CN108137784A - 用于形成聚氨酯的体系和方法 - Google Patents

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Abstract

用于形成热固性氨酯或聚氨酯的反应体系,其包含至少一种多元醇、至少一种异氰酸酯和含锌催化剂。在一些方面中,该多元醇可以是包含仲羟基的单体多元醇或其可以是包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇。该含锌催化剂可以有效催化多元醇和异氰酸酯的反应,特别是在单体或聚合多元醇中至少一部分仲羟基是受阻仲羟基时。如本文所述形成的氨酯和聚氨酯可用于涂料组合物,包括粉末涂料组合物、溶剂型涂料组合物和水性涂料组合物,以及用于许多其它应用。

Description

用于形成聚氨酯的体系和方法
背景
1. 发明领域
本发明大体上涉及聚氨酯。本发明特别涉及用于制备聚氨酯的反应体系及其制备方法和用途。
2. 相关技术描述
聚氨酯可具有各种形式并可用于许多不同应用。例如,聚氨酯可用作各种商业和工业涂料、粘合剂、密封剂中的组分,甚至用作注塑操作的起始材料。聚氨酯泡沫可用于各种绝缘、包装和结构应用。通常通过使多元醇组分与异氰酸酯组分反应形成聚氨酯。此类反应通常在任选与一种或多种其它添加剂组合的催化剂存在下进行。
许多应用要求聚氨酯表现出快速固化速率,同时仍保持足够的硬度和耐候性水平。通常,由于伯醇与异氰酸酯的相对较高反应性,选择这些化合物作为羟基官能组分。但是,使用伯醇形成的聚氨酯通常表现出比许多应用所需的硬度低的硬度,因此使用由伯醇形成的聚氨酯的大多数配制物要求在聚氨酯形成过程中与伯醇一起包含另外的多元醇,如丙烯酸多元醇(acrylic polyol)以优化该材料的强度和柔软度。
因此,需要能够形成表现出快速固化的聚氨酯的反应体系并产生具有韧性、耐候性和柔软度的合意平衡的聚氨酯。有利地,该聚氨酯可用于多种多样的应用。
概述
本发明的一个实施方案涉及一种用于形成氨酯(urethane)和/或聚氨酯的反应体系。所述反应体系包含(a) 具有受阻仲羟基的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种;(b) 异氰酸酯;和(c) 含锌催化剂。
本发明的另一实施方案涉及一种用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系。所述反应体系包含(a) 包含具有仲羟基的单体多元醇的残基的聚合多元醇;(b) 脂族异氰酸酯;和(c) 含锌催化剂。当在55℃的温度下组合和固化时,组分(a)至(c)以至少0.045 min-1的固化速率反应。
本发明的再一实施方案涉及一种用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系。所述反应体系包含(a) 选自2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种;(b) 脂族异氰酸酯;和(c) 包含至少一个羧酸根配体和至少一个咪唑配体的含锌催化剂。
本发明的又一实施方案涉及固化的含氨酯或聚氨酯的材料,其含有包含受阻仲羟基的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种、异氰酸酯和含锌催化剂的残基。
本发明的另一实施方案涉及一种形成含氨酯和/或聚氨酯的组合物的方法。所述方法包括使包含仲羟基的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种与异氰酸酯在含锌催化剂存在下反应以形成氨酯和/或聚氨酯。该反应在低于100℃的最大温度下进行并且其中所述组合物具有在55℃下测得的小于30分钟的胶凝时间。
本发明的再一实施方案涉及一种形成含氨酯和/或聚氨酯的组合物的方法。所述方法包括使包含受阻仲羟基的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种与异氰酸酯在含锌催化剂存在下反应以形成氨酯和/或聚氨酯。
附图简述
下面参照附图详细描述本发明的各种实施方案,其中:
图1是根据实施例2中描述的程序制备和测试的几个涂层样品的纺织品试验结果的图示;
图2是根据实施例2中描述的程序制备和测试的几个涂层样品的无棉(cotton free)试验结果的图示;
图3是根据实施例2中描述的程序制备和测试的附加涂层样品的纺织品试验结果的图示;
图4是根据实施例2中描述的程序制备和测试的附加涂层样品的无棉试验结果的图示;
图5是根据实施例3中描述的程序制备的对照涂料组合物的FTIR谱,其特别图示说明NCO伸缩振动峰的减少和N-H伸缩振动峰的增加,这分别表明在反应过程中异氰酸酯的减少和聚氨酯的出现;
图6是实施例3中描述的对照配制物的归一化异氰酸酯峰面积的倒数 作为温度和在50℃和60℃下的时间的函数的图;
图7是储能剪切模量(G’)、损耗剪切模量(G”)和tan δ作为固化时间的函数的图,其用于测定如实施例3中描述的涂料组合物的胶凝时间;
图8是概括如实施例3中所述配制的几种涂料组合物的固化速率的图表;
图9是概括如实施例3中所述配制的几种涂料组合物的胶凝时间的图表;和
图10是通过如实施例4中所述的各种催化剂催化的几种醇-异氰酸酯体系的归一化NCO浓度作为时间的函数的图。
详述
根据本发明的各种实施方案,提供一种用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系,其包含至少一种多元醇、至少一种异氰酸酯和至少一种含锌催化剂。当组合时,异氰酸酯和多元醇反应以形成氨酯或聚氨酯聚合物。该多元醇可包含至少一个仲羟基且在一些实施方案中该仲羟基可以是受阻仲羟基。尽管受阻仲羟基的反应性通常低于伯羟基或非受阻仲羟基,但在本发明的实施方案中,合适的含锌催化剂的选择促进异氰酸酯和包含受阻仲羟基的多元醇之间的意外增强的反应速率或固化速率。还已经发现,与包含非受阻仲羟基或伯羟基的多元醇相比,此类催化剂可以,有时甚至优先催化异氰酸酯与包含受阻仲羟基的多元醇的反应。此类催化剂在聚氨酯反应体系中的使用允许包含更多种多样的多元醇,这又促进形成具有更宽范围和/或更优化的性质组的各种氨酯和聚氨酯。
本发明的聚氨酯反应体系可包含至少一种异氰酸酯、至少一种多元醇和至少一种含锌催化剂。这些组分各自可以取决于所得聚氨酯的所需性质或特定最终用途以不同量存在。在一些实施方案中,本发明的反应体系可包含至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约55、至少大约60、至少大约65、至少大约70、至少大约75、至少大约80、至少大约85、至少大约90或至少大约95重量%的量的至少一种异氰酸酯。在一些实施方案中,如根据ASTMD-2369测得,基于总树脂固体计,本发明的反应体系中的异氰酸酯总量可以不大于大约95、不大于大约90、不大于大约85、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25、不大于大约20或不大于大约15重量%。本文所用的术语“总固含量”和“总树脂固体”相等并且两者都根据ASTM D-2369测得。
根据ASTM D-2369测得,基于总树脂固体计,该反应体系中的异氰酸酯量可以为大约5至大约95重量%、大约5至大约90重量%、大约5至大约85重量%、大约5至大约80重量%、大约5至大约75重量%、大约5至大约70重量%、大约5至大约65重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约55重量%、大约5至大约50重量%、大约5至大约45重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约35重量%、大约5至大约30重量%、大约5至大约25重量%、大约5至大约20重量%、大约5至大约15重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约85重量%、大约10至大约80重量%、大约10至大约75重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约65重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约55重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约45重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约35重量%、大约10至大约30重量%、大约10至大约25重量%、大约10至大约20重量%、大约10至大约15重量%、大约15至大约95重量%、大约15至大约90重量%、大约15至大约85重量%、大约15至大约80重量%、大约15至大约75重量%、大约15至大约70重量%、大约15至大约65重量%、大约15至大约60重量%、大约15至大约55重量%、大约15至大约50重量%、大约15至大约45重量%、大约15至大约40重量%、大约15至大约35重量%、大约15至大约30重量%、大约15至大约25重量%、大约15至大约20重量%、大约20至大约95重量%、大约20至大约90重量%、大约20至大约85重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约75重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约65重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约55重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约45重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约35重量%、大约20至大约30重量%、大约20至大约25重量%、大约25至大约95重量%、大约25至大约90重量%、大约25至大约85重量%、大约25至大约80重量%、大约25至大约75重量%、大约25至大约70重量%、大约25至大约65重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约55重量%、大约25至大约50重量%、大约25至大约45重量%、大约25至大约40重量%、大约25至大约35重量%、大约25至大约30重量%、大约30至大约95重量%、大约30至大约90重量%、大约30至大约85重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约75重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约65重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约55重量%、大约30至大约50重量%、大约30至大约45重量%、大约30至大约40重量%、大约30至大约35重量%、大约35至大约95重量%、大约35至大约90重量%、大约35至大约85重量%、大约35至大约80重量%、大约35至大约75重量%、大约35至大约70重量%、大约35至大约65重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约55重量%、大约35至大约50重量%、大约35至大约45重量%、大约35至大约40重量%、大约40至大约95重量%、大约40至大约90重量%、大约40至大约85重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约75重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约65重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约55重量%、大约40至大约50重量%、大约40至大约45重量%、大约45至大约95重量%、大约45至大约90重量%、大约45至大约85重量%、大约45至大约80重量%、大约45至大约75重量%、大约45至大约70重量%、大约45至大约65重量%、大约45至大约60重量%、大约45至大约55重量%、大约45至大约50重量%、大约50至大约95重量%、大约50至大约90重量%、大约50至大约85重量%、大约50至大约80重量%、大约50至大约75重量%、大约50至大约70重量%、大约50至大约65重量%、大约50至大约60重量%、大约50至大约55重量%、大约55至大约95重量%、大约55至大约90重量%、大约55至大约85重量%、大约55至大约80重量%、大约55至大约75重量%、大约55至大约70重量%、大约55至大约65重量%、大约55至大约60重量%、大约60至大约95重量%、大约60至大约90重量%、大约60至大约85重量%、大约60至大约80重量%、大约60至大约75重量%、大约60至大约70重量%、大约60至大约65重量%、大约65至大约95重量%、大约65至大约90重量%、大约65至大约85重量%、大约65至大约80重量%、大约65至大约75重量%、大约65至大约70重量%、大约70至大约95重量%、大约70至大约90重量%、大约70至大约85重量%、大约70至大约80重量%、大约70至大约75重量%、大约75至大约95重量%、大约75至大约90重量%、大约75至大约85重量%、大约75至大约80重量%、大约80至大约95重量%、大约80至大约90重量%、大约80至大约85重量%、大约85至大约95重量%、大约85至大约90重量%、或大约90至大约95重量%。
如根据ASTM D-2369测得,基于总树脂固体计,根据本发明的各种实施方案的反应体系中的多元醇总量可以为至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约55、至少大约60、至少大约65、至少大约70、至少大约75、至少大约80、至少大约85、至少大约90或至少大约95重量%。在一些实施方案中,如根据ASTM D-2369测得,基于总树脂固体计,该反应体系中的多元醇总量可以不大于大约95、不大于大约90、不大于大约85、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25、不大于大约20或不大于大约15重量%。
根据ASTM D-2369测得,基于该组合物中的总树脂固体计,该反应体系中的多元醇量可以为大约5至大约95重量%、大约5至大约90重量%、大约5至大约85重量%、大约5至大约80重量%、大约5至大约75重量%、大约5至大约70重量%、大约5至大约65重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约55重量%、大约5至大约50重量%、大约5至大约45重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约35重量%、大约5至大约30重量%、大约5至大约25重量%、大约5至大约20重量%、大约5至大约15重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约85重量%、大约10至大约80重量%、大约10至大约75重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约65重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约55重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约45重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约35重量%、大约10至大约30重量%、大约10至大约25重量%、大约10至大约20重量%、大约10至大约15重量%、大约15至大约95重量%、大约15至大约90重量%、大约15至大约85重量%、大约15至大约80重量%、大约15至大约75重量%、大约15至大约70重量%、大约15至大约65重量%、大约15至大约60重量%、大约15至大约55重量%、大约15至大约50重量%、大约15至大约45重量%、大约15至大约40重量%、大约15至大约35重量%、大约15至大约30重量%、大约15至大约25重量%、大约15至大约20重量%、大约20至大约95重量%、大约20至大约90重量%、大约20至大约85重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约75重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约65重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约55重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约45重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约35重量%、大约20至大约30重量%、大约20至大约25重量%、大约25至大约95重量%、大约25至大约90重量%、大约25至大约85重量%、大约25至大约80重量%、大约25至大约75重量%、大约25至大约70重量%、大约25至大约65重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约55重量%、大约25至大约50重量%、大约25至大约45重量%、大约25至大约40重量%、大约25至大约35重量%、大约25至大约30重量%、大约30至大约95重量%、大约30至大约90重量%、大约30至大约85重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约75重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约65重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约55重量%、大约30至大约50重量%、大约30至大约45重量%、大约30至大约40重量%、大约30至大约35重量%、大约35至大约95重量%、大约35至大约90重量%、大约35至大约85重量%、大约35至大约80重量%、大约35至大约75重量%、大约35至大约70重量%、大约35至大约65重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约55重量%、大约35至大约50重量%、大约35至大约45重量%、大约35至大约40重量%、大约40至大约95重量%、大约40至大约90重量%、大约40至大约85重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约75重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约65重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约55重量%、大约40至大约50重量%、大约40至大约45重量%、大约45至大约95重量%、大约45至大约90重量%、大约45至大约85重量%、大约45至大约80重量%、大约45至大约75重量%、大约45至大约70重量%、大约45至大约65重量%、大约45至大约60重量%、大约45至大约55重量%、大约45至大约50重量%、大约50至大约95重量%、大约50至大约90重量%、大约50至大约85重量%、大约50至大约80重量%、大约50至大约75重量%、大约50至大约70重量%、大约50至大约65重量%、大约50至大约60重量%、大约50至大约55重量%、大约55至大约95重量%、大约55至大约90重量%、大约55至大约85重量%、大约55至大约80重量%、大约55至大约75重量%、大约55至大约70重量%、大约55至大约65重量%、大约55至大约60重量%、大约60至大约95重量%、大约60至大约90重量%、大约60至大约85重量%、大约60至大约80重量%、大约60至大约75重量%、大约60至大约70重量%、大约60至大约65重量%、大约65至大约95重量%、大约65至大约90重量%、大约65至大约85重量%、大约65至大约80重量%、大约65至大约75重量%、大约65至大约70重量%、大约70至大约95重量%、大约70至大约90重量%、大约70至大约85重量%、大约70至大约80重量%、大约70至大约75重量%、大约75至大约95重量%、大约75至大约90重量%、大约75至大约85重量%、大约75至大约80重量%、大约80至大约95重量%、大约80至大约90重量%、大约80至大约85重量%、大约85至大约95重量%、大约85至大约90重量%、或大约90至大约95重量%。
本发明的聚氨酯反应体系可包含至少一种异氰酸酯。本文所用的术语“异氰酸酯”是指包含至少一个反应性异氰酸酯基团的组分。合适的异氰酸酯类型可包括例如单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯、其低聚物及其聚合物。该异氰酸酯可以是封闭型或非封闭型。本发明的反应体系中所用的异氰酸酯具有至少大约2.25、至少大约2.40、至少大约2.5、至少大约2.75、至少大约2.80或至少大约3 NCO当量克/链(NCO Eg/链)和不大于大约5、不大于大约4、不大于大约3.75、不大于大约3.5、不大于大约3 NCO Eg/链的理论异氰酸酯官能度。
该异氰酸酯具有大约2.25至大约5 NCO Eg/链、大约2.25至大约4 NCO Eg/链、大约2.25至大约3.75 NCO Eg/链、大约2.25至大约3.5 NCO Eg/链、大约2.25至大约3 NCOEg/链、大约2.40至大约5 NCO Eg/链、大约2.40至大约4 NCO Eg/链、大约2.40至大约3.75NCO Eg/链、大约2.40至大约3.5 NCO Eg/链、大约2.40至大约3 NCO Eg/链、大约2.50至大约5 NCO Eg/链、大约2.50至大约4 NCO Eg/链、大约2.50至大约3.75 NCO Eg/链、大约2.50至大约3.5 NCO Eg/链、大约2.50至大约3 NCO Eg/链、大约2.75至大约5 NCO Eg/链、大约2.75至大约4 NCO Eg/链、大约2.75至大约3.75 NCO Eg/链、大约2.75至大约3.5 NCO Eg/链、大约2.75至大约3 NCO Eg/链、大约2.80至大约5 NCO Eg/链、大约2.80至大约4 NCOEg/链、大约2.80至大约3.75 NCO Eg/链、大约2.80至大约3.5 NCO Eg/链、大约2.80至大约3 NCO Eg/链、大约3至大约5 NCO Eg/链、大约3至大约4 NCO Eg/链、大约3至大约3.75 NCOEg/链、或大约3至大约3.5 NCO Eg/链的理论异氰酸酯官能度。
在一些实施方案中,本发明的反应体系中所用的异氰酸酯可包含脂族异氰酸酯、取代的脂族异氰酸酯、芳族异氰酸酯、取代的芳族异氰酸酯或脂族和芳族异氰酸酯的组合。
合适的芳族异氰酸酯的实例可包括但不限于2,4-甲苯二异氰酸酯;2,6-甲苯二异氰酸酯;2,4’-二苯甲烷二异氰酸酯;2,6-二苯甲烷二异氰酸酯;对苯二异氰酸酯;和多亚甲基多苯基多异氰酸酯。合适的脂族异氰酸酯的实例可包括但不限于己二异氰酸酯;异佛尔酮二异氰酸酯;亚甲基二环己基二异氰酸酯;乙二异氰酸酯;1,4-丁二异氰酸酯;1,6-己二异氰酸酯;1,12-十二烷二异氰酸酯;环丁烷-1,3-二异氰酸酯;环己烷-1,3-二异氰酸酯;和环己烷-1,4-二异氰酸酯。在一些实施方案中,该异氰酸酯可选自亚甲基二环己基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及其组合。在一些实施方案中,该异氰酸酯可选自2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、2,6-二苯甲烷二异氰酸酯及其组合。
通常,本文所述的反应体系中所用的芳族异氰酸酯的量可以为基于该反应体系中的异氰酸酯总量不大于大约25重量%。芳族异氰酸酯可以以基于异氰酸酯总重量的至少大约0.5、至少大约1、至少大约2或至少大约5重量%和/或不大于大约20、不大于大约15、不大于大约10、不大于大约5、不大于大约2或不大于大约1重量%的量存在,或芳族异氰酸酯可以以基于该反应体系中的异氰酸酯总重量的大约0.5至大约20重量%、大约0.5至大约15重量%、大约0.5至大约10重量%、大约0.5至大约5重量%、大约0.5至大约2重量%、大约0.5至大约1、大约1至大约20重量%、大约1至大约15重量%、大约1至大约10重量%、大约1至大约5重量%、大约1至大约2重量%、大约2至大约20重量%、大约2至大约15重量%、大约2至大约10重量%、大约2至大约5重量%、大约5至大约20重量%、大约5至大约15重量%、大约5至大约10重量%的量存在。
当存在时,所述一种或多种芳族异氰酸酯伴随有至少一种脂族异氰酸酯。例如,芳族异氰酸酯与脂族异氰酸酯的比率可以不大于大约4:1、不大于大约3.5:1、不大于大约3:1、不大于大约2.5:1、不大于大约2:1、不大于大约1.5:1、不大于大约1:1、不大于大约0.9:1、不大于大约0.75:1、不大于大约0.50:1、不大于大约0.40:1、不大于大约0.35:1或不大于大约0.25:1,并且可以大于0。
本发明的聚氨酯反应体系还包含至少一种多元醇。本文所用的术语“多元醇”是指包含两个或更多个反应性羟基的羟基官能组分。该多元醇可以是单体多元醇,或其可以是通过使羟基官能单体与一种或多种其它单体反应形成的聚合多元醇。聚合多元醇的合适类型可包括例如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸多元醇及其组合,下面更详细描述其几个实例。本发明的聚酯多元醇、聚醚多元醇和聚丙烯酸多元醇不是线性的并具有如下文更详细描述的官能度。
根据一些实施方案,该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇可由下式(1)定义:
其中基团R1至R6的至少两个不是氢并且基团R1至R6的至少一个包含羟基或羟基取代的烃基。在一些实施方案中,非氢基团可包括例如C1至C20烷基、C4至C20环烷基、C6至C20芳基、它们的取代物(substitutions)及其组合。本文所用的通用术语“Cx”是指每分子包含x个碳原子的烃组分,并且除非另行指明,意在包括其所有直链、支链和烯属异构体。因此,除非另行指明,“C2”意在包括乙烷和乙烯,而“C5”意在包括异戊烷、正戊烷和C5烯烃。
当不是氢时,基团R1至R6可以各自独立地为具有任何合适的碳原子数的烷基或芳基。当基团R1至R6的任一个包含烷基时,该烷基可具有至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少8或至少10个碳原子和/或不多于20、不多于18、不多于16、不多于14、不多于12、不多于10、不多于8个碳原子。该烷基可具有2至20个碳原子、2至18个碳原子、2至16个碳原子、2至14个碳原子、2至12个碳原子、2至10个碳原子、2至8个碳原子、3至20个碳原子、3至18个碳原子、3至16个碳原子、3至14个碳原子、3至12个碳原子、3至10个碳原子、3至8个碳原子、4至20个碳原子、4至18个碳原子、4至16个碳原子、4至14个碳原子、4至12个碳原子、4至10个碳原子、4至8个碳原子、5至20个碳原子、5至18个碳原子、5至16个碳原子、5至14个碳原子、5至12个碳原子、5至10个碳原子、5至8个碳原子、6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至14个碳原子、6至12个碳原子、6至10个碳原子、6至8个碳原子、8至20个碳原子、8至18个碳原子、8至16个碳原子、8至14个碳原子、8至12个碳原子、8至10个碳原子、10至20个碳原子、10至18个碳原子、10至16个碳原子、10至14个碳原子、或10至12个碳原子。
当基团R1至R6包含芳基时,该芳基可具有至少6、至少8、至少10或至少12个碳原子和/或不多于20、不多于18、不多于16、不多于14或不多于12个碳原子,或该芳基可具有6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至14个碳原子、6至12个碳原子、8至20个碳原子、8至18个碳原子、8至16个碳原子、8至14个碳原子、8至12个碳原子、10至20个碳原子、10至18个碳原子、10至16个碳原子、10至14个碳原子或10至12个碳原子。
合适的烷基或芳基的实例可包括但不限于直链烷基、支链烷基、环烷基、无环基团、芳基、它们的取代物及其组合。在一些实施方案中,式(1)所示的化合物可以本身是环状的,以使基团R1至R3的至少一个和基团R4至R6的至少一个是同一取代基的一部分,其被至少一个附加碳原子互相分开。
根据一些实施方案,当基团R1至R6的至少三个不是氢时,上式(1)中所示的羟基可被称作“受阻”羟基。当基团R1至R6仅一个或两个不是氢时,上式(1)中所示的羟基可被称作“非受阻”羟基。此外,由于该羟基键合至的碳原子本身键合到两个碳原子上,式(1)中所示的羟基是“仲”羟基。在本发明的一些实施方案中,该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的至少一种单体多元醇可包含至少一个受阻仲羟基。在一些实施方案中,该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的至少一种单体多元醇可包含至少一个非受阻仲羟基。
例如,在一些实施方案中,具有仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约50、至少大约55、至少大约60、至少大约65、至少大约70、至少大约75、至少大约80、至少大约85、至少大约90或至少大约95重量%。在一些实施方案中,具有仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的总重量的不大于大约95、不大于大约90、不大于大约85、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25、不大于大约20或不大于大约15重量%。
具有仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的总重量的大约5至大约95重量%、大约5至大约95重量%、大约5至大约90重量%、大约5至大约85重量%、大约5至大约80重量%、大约5至大约75重量%、大约5至大约70重量%、大约5至大约65重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约55重量%、大约5至大约50重量%、大约5至大约45重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约35重量%、大约5至大约30重量%、大约5至大约25重量%、大约5至大约20重量%、大约5至大约15重量%、大约10至大约95重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约85重量%、大约10至大约80重量%、大约10至大约75重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约65重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约55重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约45重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约35重量%、大约10至大约30重量%、大约10至大约25重量%、大约10至大约20重量%、大约10至大约15重量%、大约15至大约95重量%、大约15至大约90重量%、大约15至大约85重量%、大约15至大约80重量%、大约15至大约75重量%、大约15至大约70重量%、大约15至大约65重量%、大约15至大约60重量%、大约15至大约55重量%、大约15至大约50重量%、大约15至大约45重量%、大约15至大约40重量%、大约15至大约35重量%、大约15至大约30重量%、大约15至大约25重量%、大约15至大约20重量%、大约20至大约95重量%、大约20至大约90重量%、大约20至大约85重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约75重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约65重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约55重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约45重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约35重量%、大约20至大约30重量%、大约20至大约25重量%、大约25至大约95重量%、大约25至大约90重量%、大约25至大约85重量%、大约25至大约80重量%、大约25至大约75重量%、大约25至大约70重量%、大约25至大约65重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约55重量%、大约25至大约50重量%、大约25至大约45重量%、大约25至大约40重量%、大约25至大约35重量%、大约25至大约30重量%、大约30至大约95重量%、大约30至大约90重量%、大约30至大约85重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约75重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约65重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约55重量%、大约30至大约50重量%、大约30至大约45重量%、大约30至大约40重量%、大约30至大约35重量%、大约35至大约95重量%、大约35至大约90重量%、大约35至大约85重量%、大约35至大约80重量%、大约35至大约75重量%、大约35至大约70重量%、大约35至大约65重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约55重量%、大约35至大约50重量%、大约35至大约45重量%、大约35至大约40重量%、大约40至大约95重量%、大约40至大约90重量%、大约40至大约85重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约75重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约65重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约55重量%、大约40至大约50重量%、大约40至大约45重量%、大约45至大约95重量%、大约45至大约90重量%、大约45至大约85重量%、大约45至大约80重量%、大约45至大约75重量%、大约45至大约70重量%、大约45至大约65重量%、大约45至大约60重量%、大约45至大约55重量%、大约45至大约50重量%、大约50至大约95重量%、大约50至大约90重量%、大约50至大约85重量%、大约50至大约80重量%、大约50至大约75重量%、大约50至大约70重量%、大约50至大约65重量%、大约50至大约60重量%、大约50至大约55重量%、大约55至大约95重量%、大约55至大约90重量%、大约55至大约85重量%、大约55至大约80重量%、大约55至大约75重量%、大约55至大约70重量%、大约55至大约65重量%、大约55至大约60重量%、大约60至大约95重量%、大约60至大约90重量%、大约60至大约85重量%、大约60至大约80重量%、大约60至大约75重量%、大约60至大约70重量%、大约60至大约65重量%、大约65至大约95重量%、大约65至大约90重量%、大约65至大约85重量%、大约65至大约80重量%、大约65至大约75重量%、大约65至大约70重量%、大约70至大约95重量%、大约70至大约90重量%、大约70至大约85重量%、大约70至大约80重量%、大约70至大约75重量%、大约75至大约95重量%、大约75至大约90重量%、大约75至大约85重量%、大约75至大约80重量%、大约80至大约95重量%、大约80至大约90重量%、大约80至大约85重量%、大约85至大约95重量%、大约85至大约90重量%、或大约90至大约95重量%。
在一些实施方案中,具有受阻仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的总重量的至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40重量%和/或不大于大约75、不大于大约60、不大于大约50、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30重量%,或其可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的总重量的大约5至大约75重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约50重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约35重量%、大约5至大约30重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约35重量%、大约10至大约30重量%、大约15至大约60重量%、大约15至大约50重量%、大约15至大约40重量%、大约15至大约35重量%、大约15至大约30重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约35重量%、大约20至大约30重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约50重量%、大约25至大约40重量%、大约25至大约35重量%、大约25至大约30重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约50重量%、大约30至大约40重量%、大约30至大约35重量%、大约30至大约30重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约50重量%、大约35至大约40重量%、大约40至大约60重量%、或大约40至大约50重量%。
在一些实施方案中,具有受阻仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的至少大约50、至少大约60、至少大约70、至少大约75、至少大约80、至少大约85、至少大约90、至少大约95或至少大约97重量%和/或不大于大约99、不大于大约95、不大于大约90或不大于大约85重量%。
具有受阻仲羟基的单体多元醇可构成该反应体系中所用的或用于形成该反应体系中所用的聚合多元醇的单体多元醇的大约50至大约99重量%、大约50至大约95重量%、大约50至大约90重量%、大约50至大约85重量%、大约60至大约99重量%、大约60至大约95重量%、大约60至大约90重量%、大约60至大约85重量%、大约70至大约99重量%、大约70至大约95重量%、大约70至大约90重量%、大约70至大约85重量%、大约80至大约99重量%、大约80至大约95重量%、大约80至大约90重量%、大约80至大约85重量%、大约90至大约99重量%、大约90至大约95重量%、大约95至大约99重量%、或大约97至大约99重量%。
本发明的反应体系可包含至少一种单体多元醇、至少一种聚合多元醇或其组合。合适的单体多元醇的实例包括但不限于2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮、新戊二醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇、八乙二醇、九乙二醇、十乙二醇、1,3-丙二醇、2,4-二甲基-2-乙基-己-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,2-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-四甲基-1,6-己二醇、硫基二乙醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、对二羟甲基苯(p-xylenediol)、羟基新戊酸羟基新戊酯、1,10-癸二醇、氢化双酚A、三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(TME)、赤藓糖醇、苏糖醇、二季戊四醇、山梨糖醇、甘油及其组合。当该多元醇是聚合多元醇时,如下文更详细描述的,其可包含一种或多种上列单体多元醇的残基。
当该反应体系使用聚合多元醇时,该聚合多元醇可包含由至少一种多官能单体形成的聚醚多元醇。在一些实施方案中,用于形成聚醚多元醇的多官能单体可具有至少两个、至少三个、至少四个、至少五个或六个或更多个反应性官能团。多官能单体的实例可包括但不限于聚乙二醇、聚丙二醇、聚(四亚甲基醚)二醇、甘油、蔗糖、山梨糖醇、甲苯二胺、曼尼希碱及其组合。聚醚多元醇可通过使一种或多种多官能引发剂与环氧丙烷和/或环氧乙烷在催化剂存在下反应形成。合适的催化剂的实例可包括但不限于强碱,如氢氧化钾和氢氧化钠,或金属配合物,如六氰基钴酸盐-叔丁醇。
当该聚合多元醇包含聚酯多元醇时,该聚酯多元醇可包含至少一种羧酸的残基和至少一种多羟基官能化合物,例如单体多元醇的残基。该聚酯多元醇的羧酸残基可包括至少一种二羧酸的残基,以及任选至少一种单羧酸和/或至少一种多元羧酸的残基,而多羟基官能化合物的残基可包含至少一种具有至少两个或至少三个反应性羟基的单体多元醇的残基。
本文所用的术语“残基”是指通过涉及相应单体的缩聚或开环反应并入聚合材料中的任何有机结构。还应该理解的是,本文所述的与各种聚合材料,包括聚合多元醇相关的残基可衍生自母体单体化合物本身或其任何合适的衍生物。例如,包含二羧酸残基的聚酯多元醇可衍生自二羧酸单体或其相关的酰基卤、酯、半酯、盐、半盐、酸酐、混合酸酐或其混合物。除非另行指明,如本文所用,母体单体的类属名,例如“二羧酸”的使用意在包括该母体单体及其衍生物。
该聚酯多元醇可包含任何合适类型的二羧酸,包括例如至少一种芳族二羧酸、至少一种无环脂族二羧酸、至少一种环状脂族二羧酸或它们的各种组合的残基。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计至少大约10、至少大约20、至少大约30、至少大约40、至少大约50和/或不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70、不大于大约60或不大于大约50摩尔%的芳族二羧酸残基。
该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计大约10至大约90摩尔%、大约10至大约80摩尔%、大约10至大约70摩尔%、大约10至大约60摩尔%、或大约10至大约50摩尔%、大约20至大约90摩尔%、大约20至大约80摩尔%、大约20至大约70摩尔%、大约20至大约60摩尔%、或大约20至大约50摩尔%、大约30至大约90摩尔%、大约30至大约80摩尔%、大约30至大约70摩尔%、大约30至大约60摩尔%、或大约30至大约50摩尔%、大约40至大约90摩尔%、大约40至大约80摩尔%、大约40至大约70摩尔%、大约40至大约60摩尔%、或大约40至大约50摩尔%、大约50至大约90摩尔%、大约50至大约80摩尔%、大约50至大约70摩尔%、或大约50至大约60摩尔%的量的芳族二羧酸残基。
在另一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计至少大约60、至少大约70、至少大约80、至少大约90、至少大约95、至少大约97或至少大约99摩尔%的芳族二羧酸残基。在一些实施方案中,该聚酯多元醇的所有酸残基可以是至少一种芳族二羧酸的残基。
在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计至少大约10、至少大约20、至少大约30、至少大约40、至少大约50和/或不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70、不大于大约60或不大于大约50摩尔%的脂族二羧酸残基。
该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计大约10至大约90摩尔%、大约10至大约80摩尔%、大约10至大约70摩尔%、大约10至大约60摩尔%、或大约10至大约50摩尔%、大约20至大约90摩尔%、大约20至大约80摩尔%、大约20至大约70摩尔%、大约20至大约60摩尔%、或大约20至大约50摩尔%、大约30至大约90摩尔%、大约30至大约80摩尔%、大约30至大约70摩尔%、大约30至大约60摩尔%、或大约30至大约50摩尔%、大约40至大约90摩尔%、大约40至大约80摩尔%、大约40至大约70摩尔%、大约40至大约60摩尔%、或大约40至大约50摩尔%、大约50至大约90摩尔%、大约50至大约80摩尔%、大约50至大约70摩尔%、或大约50至大约60摩尔%的量的脂族二羧酸残基。
在另一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于酸残基的总摩尔计至少大约60、至少大约70、至少大约80、至少大约90、至少大约95、至少大约97或至少大约99摩尔%的脂族二羧酸残基。在一些实施方案中,该聚酯多元醇的所有酸残基可以是至少一种脂族二羧酸的残基。上述范围可适用于无环脂族二羧酸、脂环族脂族二羧酸或其组合的残基。
芳族二羧酸的合适实例包括但不限于邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸或其组合。除2,6-异构体外还可以使用萘二甲酸的1,4-、1,5-和2,7-异构体或其混合物。合适的脂族二羧酸的实例包括但不限于己二酸、十二烷二酸、癸二酸、壬二酸、戊二酸、马来酸、富马酸、琥珀酸、1,4-环己烷二甲酸、1,3-环己烷二甲酸、六氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸或其组合。如果顺式和反式异构体有可能,该二酸可作为纯顺式异构体、纯反式异构体或顺式和反式异构体的混合物使用。除本文所述的二羧酸外,该聚酯多元醇还可包含至少一种单羧酸或至少一种包含两个或更多个羧酸基团的多元酸的残基。例如,该聚酯多元醇可包含苯甲酸、乙酸、丙酸、叔丁基苯甲酸、丁酸、偏苯三酸酐或其组合的残基。
适用于本文所述的反应体系的聚酯多元醇的羟基组分包含至少一种单体多元醇的残基。这样的多元醇具有两个、三个或四个或更多个反应性羟基。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含仅一种单体多元醇的残基,而在另一些实施方案中,其可包含至少两种、至少三种或至少四种不同的单体多元醇的残基。该单体多元醇可以是脂族多元醇或芳族多元醇,并可例如选自无环脂族多元醇、脂环族脂族多元醇和芳基烷基多元醇。
在一些实施方案中,该聚酯多元醇的羟基组分可包含基于单体多元醇残基的总摩尔计至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45和/或不大于大约90、不大于大约85、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55摩尔%的至少一种具有两个反应性羟基的单体多元醇。该聚酯多元醇的羟基组分可包含基于单体多元醇残基的总摩尔计大约10至大约90摩尔%、大约10至大约85摩尔%、大约10至大约75摩尔%、大约10至大约70摩尔%、大约10至大约65摩尔%、大约10至大约60摩尔%、大约10至大约55摩尔%、大约15至大约90摩尔%、大约15至大约85摩尔%、大约15至大约75摩尔%、大约15至大约70摩尔%、大约15至大约65摩尔%、大约15至大约60摩尔%、大约15至大约55摩尔%、大约20至大约90摩尔%、大约20至大约85摩尔%、大约20至大约75摩尔%、大约20至大约70摩尔%、大约20至大约65摩尔%、大约20至大约60摩尔%、大约20至大约55摩尔%、大约25至大约90摩尔%、大约25至大约85摩尔%、大约25至大约75摩尔%、大约25至大约70摩尔%、大约25至大约65摩尔%、大约25至大约60摩尔%、大约25至大约55摩尔%、大约30至大约90摩尔%、大约30至大约85摩尔%、大约30至大约75摩尔%、大约30至大约70摩尔%、大约30至大约65摩尔%、大约30至大约60摩尔%、大约30至大约55摩尔%、大约35至大约90摩尔%、大约35至大约85摩尔%、大约35至大约75摩尔%、大约35至大约70摩尔%、大约35至大约65摩尔%、大约35至大约60摩尔%、大约35至大约55摩尔%、大约40至大约90摩尔%、大约40至大约85摩尔%、大约40至大约75摩尔%、大约40至大约70摩尔%、大约40至大约65摩尔%、大约40至大约60摩尔%、大约40至大约55摩尔%、大约45至大约90摩尔%、大约45至大约85摩尔%、大约45至大约75摩尔%、大约45至大约70摩尔%、大约45至大约65摩尔%、大约45至大约60摩尔%、或大约45至大约55摩尔%的量的至少一种具有两个反应性羟基的单体多元醇的残基。
具有两个反应性羟基的单体多元醇的一些实例包括2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合。当用于形成本文所述的聚酯多元醇时,这些单体多元醇可以为纯顺式单体、纯反式单体或顺式和反式单体的组合。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于该聚酯多元醇的单体多元醇残基的总摩尔计至少大约10、至少大约20、至少大约30、至少大约40和/或不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70或不大于大约60摩尔%的包括但不限于2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合的单体多元醇。
任选地,该聚酯多元醇可包含基于单体多元醇残基的总摩尔计不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70摩尔%的一种或多种除2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇之外的包含两个反应性羟基的单体多元醇。除上文所列的那些外,合适的具有两个反应性羟基的单体多元醇的实例可包括但不限于新戊二醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇、八乙二醇、九乙二醇、十乙二醇、1,3-丙二醇、2,4-二甲基-2-乙基-己-1,3-二醇、2,2-二甲基-1,2-丙二醇、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-异丁基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-四甲基-1,6-己二醇、硫基二乙醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、对二羟甲基苯、羟基新戊酸羟基新戊酯、1,10-癸二醇和氢化双酚A。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含选自2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇及其组合的单体多元醇的残基,以及新戊二醇的残基。
另外,在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含基于单体多元醇残基的总摩尔计至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45摩尔%和/或不大于大约90、不大于大约85、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55摩尔%的至少一种具有三个或更多个反应性羟基的单体多元醇。
该聚酯多元醇的羟基组分可包含基于单体多元醇残基的总摩尔计大约10至大约90摩尔%、大约10至大约85摩尔%、大约10至大约75摩尔%、大约10至大约70摩尔%、大约10至大约65摩尔%、大约10至大约60摩尔%、大约10至大约55摩尔%、大约15至大约90摩尔%、大约15至大约85摩尔%、大约15至大约75摩尔%、大约15至大约70摩尔%、大约15至大约65摩尔%、大约15至大约60摩尔%、大约15至大约55摩尔%、大约20至大约90摩尔%、大约20至大约85摩尔%、大约20至大约75摩尔%、大约20至大约70摩尔%、大约20至大约65摩尔%、大约20至大约60摩尔%、大约20至大约55摩尔%、大约25至大约90摩尔%、大约25至大约85摩尔%、大约25至大约75摩尔%、大约25至大约70摩尔%、大约25至大约65摩尔%、大约25至大约60摩尔%、大约25至大约55摩尔%、大约30至大约90摩尔%、大约30至大约85摩尔%、大约30至大约75摩尔%、大约30至大约70摩尔%、大约30至大约65摩尔%、大约30至大约60摩尔%、大约30至大约55摩尔%、大约35至大约90摩尔%、大约35至大约85摩尔%、大约35至大约75摩尔%、大约35至大约70摩尔%、大约35至大约65摩尔%、大约35至大约60摩尔%、大约35至大约55摩尔%、大约40至大约90摩尔%、大约40至大约85摩尔%、大约40至大约75摩尔%、大约40至大约70摩尔%、大约40至大约65摩尔%、大约40至大约60摩尔%、大约40至大约55摩尔%、大约45至大约90摩尔%、大约45至大约85摩尔%、大约45至大约75摩尔%、大约45至大约70摩尔%、大约45至大约65摩尔%、大约45至大约60摩尔%、或大约45至大约55摩尔%的量的至少一种具有三个或更多个反应性羟基的单体多元醇的残基。
合适的具有三个或更多个反应性羟基的单体多元醇的实例可包括但不限于三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(TME)、赤藓糖醇、苏糖醇、二季戊四醇、山梨糖醇、甘油等。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含选自三羟甲基丙烷、季戊四醇、三羟甲基乙烷、赤藓糖醇、苏糖醇、二季戊四醇、山梨糖醇和甘油的至少一种单体多元醇的残基。在一些实施方案中,该聚酯多元醇可包含三羟甲基丙烷的残基。
如上所述的聚酯多元醇可根据任何合适的方法制备。例如,在一些实施方案中,可以组合并加热一种或多种酸反应物和一种或多种单体多元醇反应物直至产生具有所需分子量、羟基值或酸值的聚合多元醇。在一些实施方案中,可以将该反应物在大约150℃至大约250℃的温度下加热,同时作为副产物回收醇(如果是酯交换反应)或水(如果是直接缩合反应)。该反应可以在大气压力或低于大气压力下进行。当多于两种单体缩合形成聚酯多元醇时,至少两种反应物可以在添加其它反应物之前部分反应,或可以一次性组合所有反应物。该反应可任选在一种或多种溶剂,包括例如烃溶剂,如二甲苯存在下进行,在使用所述溶剂时,其可以以基于该反应混合物的总重量的0.5至5重量%的量存在。另外,该反应可以在至少一种催化剂,例如基于锡的催化剂存在下进行,所述催化剂可以任何合适的量添加到该反应混合物中。催化剂的量在一些实施方案中可以以基于该反应混合物的总重量的0.1至1重量%的量存在。
可以为相容性和为该反应体系或其固化残基赋予特定性质或功能而选择可用于如本文所述的反应体系的聚合多元醇的性质。例如,在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约17、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约60、至少大约70、至少大约75、至少大约80、至少大约85、至少大约90、至少大约95、至少大约100、至少大约110、至少大约120、至少大约125、至少大约130、至少大约135或至少大约140 mg KOH/g多元醇的羟基值。在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有不大于大约300、不大于大约290、不大于大约275、不大于大约250、不大于大约230、不大于大约225、不大于大约200、不大于大约175、不大于大约150、不大于大约130、不大于大约125、不大于大约115、不大于大约100、不大于大约90、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约60、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25 mg KOH/g的羟基值。
该聚合多元醇的羟基值可以为大约5至大约300 mg KOH/g、大约5至大约290 mgKOH/g、大约5至大约275 mg KOH/g、大约5至大约250 mg KOH/g、大约5至大约230 mg KOH/g、大约5至大约225 mg KOH/g、大约5至大约200 mg KOH/g、大约5至大约175 mg KOH/g、大约5至大约150 mg KOH/g、大约5至大约130 mg KOH/g、大约5至大约125 mg KOH/g、大约5至大约115 mg KOH/g、大约5至大约100 mg KOH/g、大约5至大约90 mg KOH/g、大约5至大约80mg KOH/g、大约5至大约70 mg KOH/g、大约5至大约60 mg KOH/g、大约5至大约50 mg KOH/g、大约5至大约40 mg KOH/g、大约5至大约30 mg KOH/g、大约5至大约25 mg KOH/g、大约10至大约300 mg KOH/g、大约10至大约290 mg KOH/g、大约10至大约275 mg KOH/g、大约10至大约250 mg KOH/g、大约10至大约230 mg KOH/g、大约10至大约225 mg KOH/g、大约10至大约200 mg KOH/g、大约10至大约175 mg KOH/g、大约10至大约150 mg KOH/g、大约10至大约130 mg KOH/g、大约10至大约125 mg KOH/g、大约10至大约115 mg KOH/g、大约10至大约100 mg KOH/g、大约10至大约90 mg KOH/g、大约10至大约80 mg KOH/g、大约10至大约70mg KOH/g、大约10至大约60 mg KOH/g、大约10至大约50 mg KOH/g、大约10至大约40 mgKOH/g、大约10至大约30 mg KOH/g、大约10至大约25 mg KOH/g、大约15至大约300 mg KOH/g、大约15至大约290 mg KOH/g、大约15至大约275 mg KOH/g、大约15至大约250 mg KOH/g、大约15至大约230 mg KOH/g、大约15至大约225 mg KOH/g、大约15至大约200 mg KOH/g、大约15至大约175 mg KOH/g、大约15至大约150 mg KOH/g、大约15至大约130 mg KOH/g、大约15至大约125 mg KOH/g、大约15至大约115 mg KOH/g、大约15至大约100 mg KOH/g、大约15至大约90 mg KOH/g、大约15至大约80 mg KOH/g、大约15至大约70 mg KOH/g、大约15至大约60 mg KOH/g、大约15至大约50 mg KOH/g、大约15至大约40 mg KOH/g、大约15至大约30mg KOH/g、大约15至大约25 mg KOH/g、大约17至大约300 mg KOH/g、大约17至大约290 mgKOH/g、大约17至大约275 mg KOH/g、大约17至大约250 mg KOH/g、大约17至大约230 mgKOH/g、大约17至大约225 mg KOH/g、大约17至大约200 mg KOH/g、大约17至大约175 mgKOH/g、大约17至大约150 mg KOH/g、大约17至大约130 mg KOH/g、大约17至大约125 mgKOH/g、大约17至大约115 mg KOH/g、大约17至大约100 mg KOH/g、大约17至大约90 mgKOH/g、大约17至大约80 mg KOH/g、大约17至大约70 mg KOH/g、大约17至大约60 mg KOH/g、大约17至大约50 mg KOH/g、大约17至大约40 mg KOH/g、大约17至大约30 mg KOH/g、大约17至大约25 mg KOH/g、大约20至大约300 mg KOH/g、大约20至大约290 mg KOH/g、大约20至大约275 mg KOH/g、大约20至大约250 mg KOH/g、大约20至大约230 mg KOH/g、大约20至大约225 mg KOH/g、大约20至大约200 mg KOH/g、大约20至大约175 mg KOH/g、大约20至大约150 mg KOH/g、大约20至大约130 mg KOH/g、大约20至大约125 mg KOH/g、大约20至大约115 mg KOH/g、大约20至大约100 mg KOH/g、大约20至大约90 mg KOH/g、大约20至大约80 mg KOH/g、大约20至大约70 mg KOH/g、大约20至大约60 mg KOH/g、大约20至大约50 mgKOH/g、大约20至大约40 mg KOH/g、大约20至大约30 mg KOH/g、大约20至大约25 mg KOH/g、大约25至大约300 mg KOH/g、大约25至大约290 mg KOH/g、大约25至大约275 mg KOH/g、大约25至大约250 mg KOH/g、大约25至大约230 mg KOH/g、大约25至大约225 mg KOH/g、大约25至大约200 mg KOH/g、大约25至大约175 mg KOH/g、大约25至大约150 mg KOH/g、大约25至大约130 mg KOH/g、大约25至大约125 mg KOH/g、大约25至大约115 mg KOH/g、大约25至大约100 mg KOH/g、大约25至大约90 mg KOH/g、大约25至大约80 mg KOH/g、大约25至大约70 mg KOH/g、大约25至大约60 mg KOH/g、大约25至大约50 mg KOH/g、大约25至大约40mg KOH/g、大约25至大约30 mg KOH/g、大约30至大约300 mg KOH/g、大约30至大约290 mgKOH/g、大约30至大约275 mg KOH/g、大约30至大约250 mg KOH/g、大约30至大约230 mgKOH/g、大约30至大约225 mg KOH/g、大约30至大约200 mg KOH/g、大约30至大约175 mgKOH/g、大约30至大约150 mg KOH/g、大约30至大约130 mg KOH/g、大约30至大约125 mgKOH/g、大约30至大约115 mg KOH/g、大约30至大约100 mg KOH/g、大约30至大约90 mgKOH/g、大约30至大约80 mg KOH/g、大约30至大约70 mg KOH/g、大约30至大约60 mg KOH/g、大约30至大约50 mg KOH/g、大约30至大约40 mg KOH/g、大约35至大约300 mg KOH/g、大约35至大约290 mg KOH/g、大约35至大约275 mg KOH/g、大约35至大约250 mg KOH/g、大约35至大约230 mg KOH/g、大约35至大约225 mg KOH/g、大约35至大约200 mg KOH/g、大约35至大约175 mg KOH/g、大约35至大约150 mg KOH/g、大约35至大约130 mg KOH/g、大约35至大约125 mg KOH/g、大约35至大约115 mg KOH/g、大约35至大约100 mg KOH/g、大约35至大约90 mg KOH/g、大约35至大约80 mg KOH/g、大约35至大约70 mg KOH/g、大约35至大约60mg KOH/g、大约35至大约50 mg KOH/g、大约35至大约40 mg KOH/g、大约40至大约300 mgKOH/g、大约40至大约290 mg KOH/g、大约40至大约275 mg KOH/g、大约40至大约250 mgKOH/g、大约40至大约230 mg KOH/g、大约40至大约225 mg KOH/g、大约40至大约200 mgKOH/g、大约40至大约175 mg KOH/g、大约40至大约150 mg KOH/g、大约40至大约130 mgKOH/g、大约40至大约125 mg KOH/g、大约40至大约115 mg KOH/g、大约40至大约100 mgKOH/g、大约40至大约90 mg KOH/g、大约40至大约80 mg KOH/g、大约40至大约70 mg KOH/g、大约40至大约60 mg KOH/g、大约40至大约50 mg KOH/g、大约45至大约300 mg KOH/g、大约45至大约290 mg KOH/g、大约45至大约275 mg KOH/g、大约45至大约250 mg KOH/g、大约45至大约230 mg KOH/g、大约45至大约225 mg KOH/g、大约45至大约200 mg KOH/g、大约45至大约175 mg KOH/g、大约45至大约150 mg KOH/g、大约45至大约130 mg KOH/g、大约45至大约125 mg KOH/g、大约45至大约115 mg KOH/g、大约45至大约100 mg KOH/g、大约45至大约90 mg KOH/g、大约45至大约80 mg KOH/g、大约45至大约70 mg KOH/g、大约45至大约60mg KOH/g、大约45至大约50 mg KOH/g、大约50至大约300 mg KOH/g、大约50至大约290 mgKOH/g、大约50至大约275 mg KOH/g、大约50至大约250 mg KOH/g、大约50至大约230 mgKOH/g、大约50至大约225 mg KOH/g、大约50至大约200 mg KOH/g、大约50至大约175 mgKOH/g、大约50至大约150 mg KOH/g、大约50至大约130 mg KOH/g、大约50至大约125 mgKOH/g、大约50至大约115 mg KOH/g、大约50至大约100 mg KOH/g、大约50至大约90 mgKOH/g、大约50至大约80 mg KOH/g、大约50至大约70 mg KOH/g、大约50至大约60 mg KOH/g、大约60至大约300 mg KOH/g、大约60至大约290 mg KOH/g、大约60至大约275 mg KOH/g、大约60至大约250 mg KOH/g、大约60至大约230 mg KOH/g、大约60至大约225 mg KOH/g、大约60至大约200 mg KOH/g、大约60至大约175 mg KOH/g、大约60至大约150 mg KOH/g、大约60至大约130 mg KOH/g、大约60至大约125 mg KOH/g、大约60至大约115 mg KOH/g、大约60至大约100 mg KOH/g、大约60至大约90 mg KOH/g、大约60至大约80 mg KOH/g、大约60至大约70 mg KOH/g、大约70至大约300 mg KOH/g、大约70至大约290 mg KOH/g、大约70至大约275 mg KOH/g、大约70至大约250 mg KOH/g、大约70至大约230 mg KOH/g、大约70至大约225 mg KOH/g、大约70至大约200 mg KOH/g、大约70至大约175 mg KOH/g、大约70至大约150 mg KOH/g、大约70至大约130 mg KOH/g、大约70至大约125 mg KOH/g、大约70至大约115 mg KOH/g、大约70至大约100 mg KOH/g、大约70至大约90 mg KOH/g、大约70至大约80mg KOH/g、大约75至大约300 mg KOH/g、大约75至大约290 mg KOH/g、大约75至大约275 mgKOH/g、大约75至大约250 mg KOH/g、大约75至大约230 mg KOH/g、大约75至大约225 mgKOH/g、大约75至大约200 mg KOH/g、大约75至大约175 mg KOH/g、大约75至大约150 mgKOH/g、大约75至大约130 mg KOH/g、大约75至大约125 mg KOH/g、大约75至大约115 mgKOH/g、大约75至大约100 mg KOH/g、大约75至大约90 mg KOH/g、大约75至大约80 mg KOH/g、大约80至大约300 mg KOH/g、大约80至大约290 mg KOH/g、大约80至大约275 mg KOH/g、大约80至大约250 mg KOH/g、大约80至大约230 mg KOH/g、大约80至大约225 mg KOH/g、大约80至大约200 mg KOH/g、大约80至大约175 mg KOH/g、大约80至大约150 mg KOH/g、大约80至大约130 mg KOH/g、大约80至大约125 mg KOH/g、大约80至大约115 mg KOH/g、大约80至大约100 mg KOH/g、大约80至大约90 mg KOH/g、大约85至大约300 mg KOH/g、大约85至大约290 mg KOH/g、大约85至大约275 mg KOH/g、大约85至大约250 mg KOH/g、大约85至大约230 mg KOH/g、大约85至大约225 mg KOH/g、大约85至大约200 mg KOH/g、大约85至大约175 mg KOH/g、大约85至大约150 mg KOH/g、大约85至大约130 mg KOH/g、大约85至大约125 mg KOH/g、大约85至大约115 mg KOH/g、大约85至大约100 mg KOH/g、大约85至大约90mg KOH/g、大约90至大约300 mg KOH/g、大约90至大约290 mg KOH/g、大约90至大约275 mgKOH/g、大约90至大约250 mg KOH/g、大约90至大约230 mg KOH/g、大约90至大约225 mgKOH/g、大约90至大约200 mg KOH/g、大约90至大约175 mg KOH/g、大约90至大约150 mgKOH/g、大约90至大约130 mg KOH/g、大约90至大约125 mg KOH/g、大约90至大约115 mgKOH/g、大约90至大约100 mg KOH/g、大约95至大约300 mg KOH/g、大约95至大约290 mgKOH/g、大约95至大约275 mg KOH/g、大约95至大约250 mg KOH/g、大约95至大约230 mgKOH/g、大约95至大约225 mg KOH/g、大约95至大约200 mg KOH/g、大约95至大约175 mgKOH/g、大约95至大约150 mg KOH/g、大约95至大约130 mg KOH/g、大约95至大约125 mgKOH/g、大约95至大约115 mg KOH/g、大约95至大约100 mg KOH/g、大约100至大约300 mgKOH/g、大约100至大约290 mg KOH/g、大约100至大约275 mg KOH/g、大约100至大约250 mgKOH/g、大约100至大约230 mg KOH/g、大约100至大约225 mg KOH/g、大约100至大约200 mgKOH/g、大约100至大约175 mg KOH/g、大约100至大约150 mg KOH/g、大约100至大约130 mgKOH/g、大约100至大约125 mg KOH/g、大约100至大约115 mg KOH/g、大约110至大约300 mgKOH/g、大约110至大约290 mg KOH/g、大约110至大约275 mg KOH/g、大约110至大约250 mgKOH/g、大约110至大约230 mg KOH/g、大约110至大约225 mg KOH/g、大约110至大约200 mgKOH/g、大约110至大约175 mg KOH/g、大约110至大约150 mg KOH/g、大约110至大约130 mgKOH/g、大约110至大约125 mg KOH/g、大约110至大约115 mg KOH/g、大约120至大约300 mgKOH/g、大约120至大约290 mg KOH/g、大约120至大约275 mg KOH/g、大约120至大约250 mgKOH/g、大约120至大约230 mg KOH/g、大约120至大约225 mg KOH/g、大约120至大约200 mgKOH/g、大约120至大约175 mg KOH/g、大约120至大约150 mg KOH/g、大约120至大约130 mgKOH/g、大约120至大约125 mg KOH/g、大约125至大约300 mg KOH/g、大约125至大约290 mgKOH/g、大约125至大约275 mg KOH/g、大约125至大约250 mg KOH/g、大约125至大约230 mgKOH/g、大约125至大约225 mg KOH/g、大约125至大约200 mg KOH/g、大约125至大约175 mgKOH/g、大约125至大约150 mg KOH/g、大约125至大约130 mg KOH/g、大约130至大约300 mgKOH/g、大约130至大约290 mg KOH/g、大约130至大约275 mg KOH/g、大约130至大约250 mgKOH/g、大约130至大约230 mg KOH/g、大约130至大约225 mg KOH/g、大约130至大约200 mgKOH/g、大约130至大约175 mg KOH/g、大约130至大约150 mg KOH/g、大约135至大约300 mgKOH/g、大约135至大约290 mg KOH/g、大约135至大约275 mg KOH/g、大约135至大约250 mgKOH/g、大约135至大约230 mg KOH/g、大约135至大约225 mg KOH/g、大约135至大约200 mgKOH/g、大约135至大约175 mg KOH/g、大约135至大约150 mg KOH/g、大约140至大约300 mgKOH/g、大约140至大约290 mg KOH/g、大约140至大约275 mg KOH/g、大约140至大约250 mgKOH/g、大约140至大约230 mg KOH/g、大约140至大约225 mg KOH/g、大约140至大约200 mgKOH/g、大约140至大约175、或大约140至大约150 mg KOH/g。通过在吡啶中与过量乙酸酐反应而将树脂样品酯化,然后用水分解未反应的酸酐,测量羟基值。然后用标准氢氧化钾(KOH)溶液滴定所得乙酸。在上述程序中中和1克样品释放的乙酸所需的KOH的以毫克计的质量被报道为该多元醇的羟基值。
例如,在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约17、至少大约20 mg KOH/g多元醇和/或不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30 mg KOH/g多元醇的羟基值,或羟基值可以为大约5至大约50 mg KOH/g、大约5至大约45 mg KOH/g、大约5至大约40 mg KOH/g、大约5至大约35mg KOH/g、大约5至大约30 mg KOH/g、大约10至大约50 mg KOH/g、大约10至大约45 mgKOH/g、大约10至大约40 mg KOH/g、大约10至大约35 mg KOH/g、大约10至大约30 mg KOH/g、大约15至大约50 mg KOH/g、大约15至大约45 mg KOH/g、大约15至大约40 mg KOH/g、大约15至大约35 mg KOH/g、大约15至大约30 mg KOH/g、大约17至大约50 mg KOH/g、大约17至大约45 mg KOH/g、大约17至大约40 mg KOH/g、大约17至大约35 mg KOH/g、大约17至大约30 mg KOH/g、大约20至大约50 mg KOH/g、大约20至大约45 mg KOH/g、大约20至大约40mg KOH/g、大约20至大约35 mg KOH/g、或大约20至大约30 mg KOH/g。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约50、至少大约60、至少大约70、至少大约75和/或不大于大约200、不大于大约175、不大于大约150、不大于大约130、不大于大约125、不大于大约115 mg KOH/g多元醇的羟基值,或羟基值可以为大约50至大约200 mgKOH/g、大约50至大约175 mg KOH/g、大约50至大约150 mg KOH/g、大约50至大约130 mgKOH/g、大约50至大约125 mg KOH/g、大约50至大约115 mg KOH/g、大约60至大约200 mgKOH/g、大约60至大约175 mg KOH/g、大约60至大约150 mg KOH/g、大约60至大约130 mgKOH/g、大约60至大约125 mg KOH/g、大约60至大约115 mg KOH/g、大约70至大约200 mgKOH/g、大约70至大约175 mg KOH/g、大约70至大约150 mg KOH/g、大约70至大约130 mgKOH/g、大约70至大约125 mg KOH/g、大约70至大约115 mg KOH/g、大约75至大约200 mgKOH/g、大约75至大约175 mg KOH/g、大约75至大约150 mg KOH/g、大约75至大约130 mgKOH/g、大约75至大约125 mg KOH/g、或大约75至大约115 mg KOH/g。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约20、至少大约30、至少大约40mg KOH/g和/或不大于大约150、不大于大约125、不大于大约115、不大于大约100或不大于大约75 mg KOH/g多元醇的羟基值,或羟基值可以为大约20至大约150 mg KOH/g、大约20至大约125 mg KOH/g、大约20至大约115 mg KOH/g、大约20至大约100 mg KOH/g、大约20至大约75 mg KOH/g、大约30至大约150 mg KOH/g、大约30至大约125 mg KOH/g、大约30至大约115 mg KOH/g、大约30至大约100 mg KOH/g、大约30至大约75 mg KOH/g、大约40至大约150mg KOH/g、大约40至大约125 mg KOH/g、大约40至大约115 mg KOH/g、大约40至大约100 mgKOH/g、或大约40至大约75 mg KOH/g。
在另一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约100、至少大约110、至少大约115、至少大约120、至少大约125、至少大约130、至少大约135、至少大约140 mg KOH/g和/或不大于大约300、不大于大约290、不大于大约275、不大于大约250、不大于大约230、不大于大约225 mg KOH/g多元醇的羟基值。羟基值可以为大约100至大约300 mg KOH/g、大约100至大约290 mg KOH/g、大约100至大约275 mg KOH/g、大约100至大约250 mg KOH/g、大约100至大约230 mg KOH/g、大约100至大约225 mg KOH/g、大约110至大约300 mg KOH/g、大约110至大约290 mg KOH/g、大约110至大约275 mg KOH/g、大约110至大约250 mg KOH/g、大约110至大约230 mg KOH/g、大约110至大约225 mg KOH/g、大约115至大约300 mg KOH/g、大约115至大约290 mg KOH/g、大约115至大约275 mg KOH/g、大约115至大约250 mgKOH/g、大约115至大约230 mg KOH/g、大约115至大约225 mg KOH/g、大约120至大约300 mgKOH/g、大约120至大约290 mg KOH/g、大约120至大约275 mg KOH/g、大约120至大约250 mgKOH/g、大约120至大约230 mg KOH/g、大约120至大约225 mg KOH/g、大约125至大约300 mgKOH/g、大约125至大约290 mg KOH/g、大约125至大约275 mg KOH/g、大约125至大约250 mgKOH/g、大约125至大约230 mg KOH/g、大约125至大约225 mg KOH/g、大约130至大约300 mgKOH/g、大约130至大约290 mg KOH/g、大约130至大约275 mg KOH/g、大约130至大约250 mgKOH/g、大约130至大约230 mg KOH/g、大约130至大约225 mg KOH/g、大约135至大约300 mgKOH/g、大约135至大约290 mg KOH/g、大约135至大约275 mg KOH/g、大约135至大约250 mgKOH/g、大约135至大约230 mg KOH/g、大约135至大约225 mg KOH/g、大约140至大约300 mgKOH/g、大约140至大约290 mg KOH/g、大约140至大约275 mg KOH/g、大约140至大约250 mgKOH/g、大约140至大约230 mg KOH/g、或大约140至大约225 mg KOH/g。
该聚合多元醇可包含伯羟基和仲羟基。本文所用的术语“伯羟基”是指键合到本身键合到仅一个其它碳原子上的碳原子上的羟基官能团。本文所用的术语“仲羟基”是指键合到本身键合到另外两个碳原子上的碳原子上的羟基官能团。可以根据下列程序或其等同物使用31P NMR测定伯羟基和仲羟基的存在和量。该方法的完整描述可见于下列出版物:Spyros, A, (2002), “Quantitative determination of the distribution of freehydroxylic and carboxylic groups in unsaturated polyester and alkyd resins by31P‐NMR spectroscopy”, Journal of Applied Polymer Science, 83(8), 1635-1642。
通过组合标称0.0060克环己醇与标称0.0008克乙酰丙酮铬(III)制备溶剂溶液。记录这两种组分的精确重量。向同一混合物中加入6.15毫升吡啶和3.85毫升氘化氯仿,以产生总共10毫升溶剂溶液。加入PTFE涂布的磁力搅拌棒并使该溶液充分混合。称出受试聚合物样品至大约0.0300 +/- 0.005克的质量并记录该样品的精确质量。使用校准移液管,将恰好1毫升该溶剂溶液添加到该聚合物样品中,并将该组合在室温下搅拌直至该聚合物样品溶解。一旦该聚合物溶解,经校准移液管将35微升2-氯-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环戊烷添加到该溶液中并用含隔膜的盖子将所得混合物加盖。然后将该混合物在室温下搅拌30分钟,然后转移到5 mm NMR管中。
然后使用下表1中概括的参数对样品施以31P NMR分析。
表1: 用于31P NMR羟基值和酸值分析的NMR参数
参数
脉冲程序 s2pul
点数 20361
瞬态数 64
弛豫延迟 10s
脉冲角度 45度
1H去耦 去耦 - NOE
温度 26.0℃
谱宽 128.1至178.1
在分析完成后,将所得谱分阶段(phased)并基线校正,然后将调节的谱参照在132.2 ppm的大的水/2-氯-4,4,5,5-四甲基-环己醇峰。将内标环己醇的峰面积设定为1,并根据下表2中概括的范围将其余峰积分。
表2: 用于31P NMR羟基值和酸值分析的积分范围
组分 范围
羧酸 135.00至135.45ppm
环己醇(面积 = 1) 145.00至145.35ppm
仲羟基 146.00至146.80ppm
伯羟基 146.80至148.00ppm
各自以mg KOH/g聚合物为单位的伯羟基值和仲羟基值根据下列方程计算:
(1)。
在一些实施方案中,本发明的反应体系中所用的聚合多元醇可具有至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40 mgKOH/g聚合物和/或不大于大约120、不大于大约110、不大于大约100、不大于大约90、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约60 mg KOH/g聚合物的如上所述测得的伯羟基值。
伯羟基值可以为大约5至大约120 mg KOH/g、大约5至大约110 mg KOH/g、大约5至大约100 mg KOH/g、大约5至大约90 mg KOH/g、大约5至大约80 mg KOH/g、大约5至大约75mg KOH/g、大约5至大约60 mg KOH/g、大约10至大约120 mg KOH/g、大约10至大约110 mgKOH/g、大约10至大约100 mg KOH/g、大约10至大约90 mg KOH/g、大约10至大约80 mg KOH/g、大约10至大约75 mg KOH/g、大约10至大约60 mg KOH/g、大约15至大约120 mg KOH/g、大约15至大约110 mg KOH/g、大约15至大约100 mg KOH/g、大约15至大约90 mg KOH/g、大约15至大约80 mg KOH/g、大约15至大约75 mg KOH/g、大约15至大约60 mg KOH/g、大约20至大约120 mg KOH/g、大约20至大约110 mg KOH/g、大约20至大约100 mg KOH/g、大约20至大约90 mg KOH/g、大约20至大约80 mg KOH/g、大约20至大约75 mg KOH/g、大约20至大约60mg KOH/g、大约25至大约120 mg KOH/g、大约25至大约110 mg KOH/g、大约25至大约100 mgKOH/g、大约25至大约90 mg KOH/g、大约25至大约80 mg KOH/g、大约25至大约75 mg KOH/g、大约25至大约60 mg KOH/g、大约30至大约120 mg KOH/g、大约30至大约110 mg KOH/g、大约30至大约100 mg KOH/g、大约30至大约90 mg KOH/g、大约30至大约80 mg KOH/g、大约30至大约75 mg KOH/g、大约30至大约60 mg KOH/g、大约35至大约120 mg KOH/g、大约35至大约110 mg KOH/g、大约35至大约100 mg KOH/g、大约35至大约90 mg KOH/g、大约35至大约80 mg KOH/g、大约35至大约75 mg KOH/g、大约35至大约60 mg KOH/g、大约40至大约120mg KOH/g、大约40至大约110 mg KOH/g、大约40至大约100 mg KOH/g、大约40至大约90 mgKOH/g、大约40至大约80 mg KOH/g、大约40至大约75 mg KOH/g、或大约40至大约60 mgKOH/g。
该聚合物多元醇的仲羟基值可以为至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40 mg KOH/g聚合物和/或不大于大约120、不大于大约110、不大于大约100、不大于大约90、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约60 mg KOH/g聚合物,其也如上所述测得。
仲羟基值可以为大约5至大约120 mg KOH/g、大约5至大约110 mg KOH/g、大约5至大约100 mg KOH/g、大约5至大约90 mg KOH/g、大约5至大约80 mg KOH/g、大约5至大约75mg KOH/g、大约5至大约60 mg KOH/g、大约10至大约120 mg KOH/g、大约10至大约110 mgKOH/g、大约10至大约100 mg KOH/g、大约10至大约90 mg KOH/g、大约10至大约80 mg KOH/g、大约10至大约75 mg KOH/g、大约10至大约60 mg KOH/g、大约15至大约120 mg KOH/g、大约15至大约110 mg KOH/g、大约15至大约100 mg KOH/g、大约15至大约90 mg KOH/g、大约15至大约80 mg KOH/g、大约15至大约75 mg KOH/g、大约15至大约60 mg KOH/g、大约20至大约120 mg KOH/g、大约20至大约110 mg KOH/g、大约20至大约100 mg KOH/g、大约20至大约90 mg KOH/g、大约20至大约80 mg KOH/g、大约20至大约75 mg KOH/g、大约20至大约60mg KOH/g、大约25至大约120 mg KOH/g、大约25至大约110 mg KOH/g、大约25至大约100 mgKOH/g、大约25至大约90 mg KOH/g、大约25至大约80 mg KOH/g、大约25至大约75 mg KOH/g、大约25至大约60 mg KOH/g、大约30至大约120 mg KOH/g、大约30至大约110 mg KOH/g、大约30至大约100 mg KOH/g、大约30至大约90 mg KOH/g、大约30至大约80 mg KOH/g、大约30至大约75 mg KOH/g、大约30至大约60 mg KOH/g、大约35至大约120 mg KOH/g、大约35至大约110 mg KOH/g、大约35至大约100 mg KOH/g、大约35至大约90 mg KOH/g、大约35至大约80 mg KOH/g、大约35至大约75 mg KOH/g、大约35至大约60 mg KOH/g、大约40至大约120mg KOH/g、大约40至大约110 mg KOH/g、大约40至大约100 mg KOH/g、大约40至大约90 mgKOH/g、大约40至大约80 mg KOH/g、大约40至大约75 mg KOH/g、或大约40至大约60 mgKOH/g。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有大于5:95、至少大约10:90、至少大约20:80、至少大约25:75、至少大约30:70、至少大约40:60、至少大约45:55、至少大约50:50、至少大约60:40、至少大约70:30、至少大约80:20、至少大约90:10或至少大约95:5的仲羟基/伯羟基重量比。伯羟基/仲羟基重量比可根据下列公式(2)测定:
(2)。
该聚合多元醇可包含基于伯羟基和仲羟基的总数计至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约60、至少大约70、至少大约80、至少大约90或至少大约95重量%的仲羟基,其根据下列公式(3)计算:
(3)。
该聚合多元醇可包含如上所示计算的基于伯羟基和仲羟基的总数计不大于大约95、不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70、不大于大约60或不大于大约50重量%的仲羟基。该聚合多元醇可包含大约5至大约95重量%、大约5至大约90重量%、大约5至大约80重量%、大约5至大约70重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约50重量%、大约10至大约95重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约80重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约50重量%、大约15至大约95重量%、大约15至大约90重量%、大约15至大约80重量%、大约15至大约70重量%、大约15至大约60重量%、大约15至大约50重量%、大约20至大约95重量%、大约20至大约90重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约50重量%、大约25至大约95重量%、大约25至大约90重量%、大约25至大约80重量%、大约25至大约70重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约50重量%、大约30至大约95重量%、大约30至大约90重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约50重量%、大约35至大约95重量%、大约35至大约90重量%、大约35至大约80重量%、大约35至大约70重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约50重量%、大约40至大约95重量%、大约40至大约90重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约50重量%、大约45至大约95重量%、大约45至大约90重量%、大约45至大约80重量%、大约45至大约70重量%、大约45至大约60重量%、大约45至大约50重量%、大约50至大约95重量%、大约50至大约90重量%、大约50至大约80重量%、大约50至大约70重量%、大约50至大约60重量%、大约60至大约95重量%、大约60至大约90重量%、大约60至大约80重量%、大约60至大约70重量%、大约70至大约95重量%、大约70至大约90重量%、大约70至大约80重量%、大约80至大约95重量%、大约80至大约90重量%、大约85至大约95重量%、大约85至大约90重量%、或大约90至大约95重量%的量的仲羟基。在一些实施方案中,该聚合多元醇可包含至少大约97或至少99重量%仲羟基,或其可完全(100重量%)包含仲羟基。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可包含根据下列公式(4)的基于伯羟基和仲羟基的总数计不大于大约95、不大于大约90、不大于大约85、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25、不大于大约20、不大于大约15、不大于大约10或不大于大约5重量%的伯羟基:
(4)。
上述程序也可用于计算本文所述的聚合多元醇的酸值,其使用上述方程(1),但修改为包括在135.00至135.45 ppm的羧酸积分范围内计算的样品面积。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约0、至少大约1、至少大约2、至少大约3、至少大约4、至少大约6、至少大约8或至少大约10 mg KOH/g的酸值。在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有不大于大约40、不大于大约30、不大于大约25、不大于大约20、不大于大约18、不大于大约15、不大于大约10或不大于大约8 mg KOH/g的如上所述测得的酸值。
该聚合多元醇可具有0至大约40 mg KOH/g、0至大约30 mg KOH/g、0至大约25 mgKOH/g、0至20 mg KOH/g、0至18 mg KOH/g、0至15 mg KOH/g、0至10 mg KOH/g、0至8 mgKOH/g、大约1至大约40 mg KOH/g、大约1至大约30 mg KOH/g、大约1至大约25 mg KOH/g、大约1至大约20 mg KOH/g、大约1至大约18 mg KOH/g、大约1至大约15 mg KOH/g、大约1至大约10 mg KOH/g、大约1至大约8 mg KOH/g、大约2至大约40 mg KOH/g、大约2至大约30 mgKOH/g、大约2至大约25 mg KOH/g、大约2至大约20 mg KOH/g、大约2至大约18 mg KOH/g、大约2至大约15 mg KOH/g、大约2至大约10 mg KOH/g、大约2至大约8 mg KOH/g、大约3至大约40 mg KOH/g、大约3至大约30 mg KOH/g、大约3至大约25 mg KOH/g、大约3至大约20 mgKOH/g、大约3至大约18 mg KOH/g、大约3至大约15 mg KOH/g、大约3至大约10 mg KOH/g、大约3至大约8 mg KOH/g、大约4至大约40 mg KOH/g、大约4至大约30 mg KOH/g、大约4至大约25 mg KOH/g、大约4至大约20 mg KOH/g、大约4至大约18 mg KOH/g、大约4至大约15 mgKOH/g、大约4至大约10 mg KOH/g、大约4至大约8 mg KOH/g、大约6至大约40 mg KOH/g、大约6至大约30 mg KOH/g、大约6至大约25 mg KOH/g、大约6至大约20 mg KOH/g、大约6至大约18 mg KOH/g、大约6至大约15 mg KOH/g、大约6至大约10 mg KOH/g、大约6至大约8 mgKOH/g、大约8至大约40 mg KOH/g、大约8至大约30 mg KOH/g、大约8至大约25 mg KOH/g、大约8至大约20 mg KOH/g、大约8至大约18 mg KOH/g、大约8至大约15 mg KOH/g、大约8至大约10 mg KOH/g、大约10至大约40 mg KOH/g、大约10至大约30 mg KOH/g、大约10至大约25mg KOH/g、大约10至大约20 mg KOH/g、大约10至大约18 mg KOH/g、或大约10至大约15 mgKOH/g的酸值。
本发明的反应体系中所用的聚合多元醇是非线性多元醇并可具有至少大约2.25、至少大约2.40、至少大约2.5、至少大约2.75、至少大约2.80或至少大约3和不大于大约10、不大于大约9、不大于大约8、不大于大约7、不大于大约6、不大于大约5、不大于大约4、不大于大约3.75、不大于大约3.5、不大于大约3的理论羟基官能度。如本文所用,关于多元醇所用的术语“非线性”是指具有大于2.2的理论羟基官能度的多元醇。
该聚合多元醇的理论羟基官能度为大约2.25至大约10、大约2.25至大约9、大约2.25至大约8、大约2.25至大约7、大约2.25至大约6、大约2.25至大约5、大约2.25至大约4、大约2.25至大约3.75、大约2.25至大约3.5、大约2.25至大约3、大约2.40至大约10、大约2.40至大约9、大约2.40至大约8、大约2.40至大约7、大约2.40至大约6、大约2.40至大约5、大约2.40至大约4、大约2.40至大约3.75、大约2.40至大约3.5、大约2.40至大约3、大约2.5至大约10、大约2.5至大约9、大约2.5至大约8、大约2.5至大约7、大约2.5至大约6、大约2.5至大约5、大约2.5至大约4、大约2.5至大约3.75、大约2.5至大约3.5、大约2.5至大约3、大约2.75至大约10、大约2.75至大约9、大约2.75至大约8、大约2.75至大约7、大约2.75至大约6、大约2.75至大约5、大约2.75至大约4、大约2.75至大约3.75、大约2.75至大约3.5、大约2.75至大约3、大约2.8至大约10、大约2.8至大约9、大约2.8至大约8、大约2.8至大约7、大约2.8至大约6、大约2.8至大约5、大约2.8至大约4、大约2.8至大约3.75、大约2.8至大约3.5、大约2.8至大约3、大约3至大约10、大约3至大约9、大约3至大约8、大约3至大约7、大约3至大约6、大约3至大约5、大约3至大约4、大约3至大约3.75、或大约3至大约3.5。
该聚合多元醇的分子量可变并可至少部分基于该反应体系的所需最终用途或应用选择。本文所用的术语“分子量”是指使用具有折射率检测器的Agilent 1100 SeriesGPC-SEC系统和聚苯乙烯标样通过凝胶渗透色谱法测得的聚合多元醇的数均分子量(Mn)。
在一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约250、至少大约400、至少大约500、至少大约750、至少大约1000、至少大约1250、至少大约1500、至少大约2000、至少大约2500、至少大约3500、至少大约5000、至少大约7500或至少大约10,000道尔顿的数均分子量。在一些实施方案中,该聚合多元醇的数均分子量可以不大于大约50,000、不大于大约40,000、不大于大约35,000、不大于大约25,000、不大于大约20,000、不大于大约15,000、不大于大约10,000、不大于大约8500、不大于大约7500、不大于大约5000、不大于大约4000、不大于大约3000、不大于大约2500、不大于大约2000、不大于大约1750道尔顿。
该聚合多元醇可具有大约250至大约50,000道尔顿、大约250至大约40,000道尔顿、大约250至大约35,000道尔顿、大约250至大约25,000道尔顿、大约250至大约20,000道尔顿、大约250至大约15,000道尔顿、大约250至大约10,000道尔顿、大约250至大约8500道尔顿、大约250至大约7500道尔顿、大约250至大约5000道尔顿、大约250至大约4000道尔顿、大约250至大约3000道尔顿、大约250至大约2500道尔顿、大约250至大约2000道尔顿、大约250至大约1750道尔顿、大约400至大约50,000道尔顿、大约400至大约40,000道尔顿、大约400至大约35,000道尔顿、大约400至大约25,000道尔顿、大约400至大约20,000道尔顿、大约400至大约15,000道尔顿、大约400至大约10,000道尔顿、大约400至大约8500道尔顿、大约400至大约7500道尔顿、大约400至大约5000道尔顿、大约400至大约4000道尔顿、大约400至大约3000道尔顿、大约400至大约2500道尔顿、大约400至大约2000道尔顿、大约400至大约1750道尔顿、大约500至大约50,000道尔顿、大约500至大约40,000道尔顿、大约500至大约35,000道尔顿、大约500至大约25,000道尔顿、大约500至大约20,000道尔顿、大约500至大约15,000道尔顿、大约500至大约10,000道尔顿、大约500至大约8500道尔顿、大约500至大约7500道尔顿、大约500至大约5000道尔顿、大约500至大约4000道尔顿、大约500至大约3000道尔顿、大约500至大约2500道尔顿、大约500至大约2000道尔顿、大约500至大约1750道尔顿、大约750至大约50,000道尔顿、大约750至大约40,000道尔顿、大约750至大约35,000道尔顿、大约750至大约25,000道尔顿、大约750至大约20,000道尔顿、大约750至大约15,000道尔顿、大约750至大约10,000道尔顿、大约750至大约8500道尔顿、大约750至大约7500道尔顿、大约750至大约5000道尔顿、大约750至大约4000道尔顿、大约750至大约3000道尔顿、大约750至大约2500道尔顿、大约750至大约2000道尔顿、大约750至大约1750道尔顿、大约1000至大约50,000道尔顿、大约1000至大约40,000道尔顿、大约1000至大约35,000道尔顿、大约1000至大约25,000道尔顿、大约1000至大约20,000道尔顿、大约1000至大约15,000道尔顿、大约1000至大约10,000道尔顿、大约1000至大约8500道尔顿、大约1000至大约7500道尔顿、大约1000至大约5000道尔顿、大约1000至大约4000道尔顿、大约1000至大约3000道尔顿、大约1000至大约2500道尔顿、大约1000至大约2000道尔顿、大约1000至大约1750道尔顿、大约1250至大约50,000道尔顿、大约1250至大约40,000道尔顿、大约1250至大约35,000道尔顿、大约1250至大约25,000道尔顿、大约1250至大约20,000道尔顿、大约1250至大约15,000道尔顿、大约1250至大约10,000道尔顿、大约1250至大约8500道尔顿、大约1250至大约7500道尔顿、大约1250至大约5000道尔顿、大约1250至大约4000道尔顿、大约1250至大约3000道尔顿、大约1250至大约2500道尔顿、大约1250至大约2000道尔顿、大约1250至大约1750道尔顿、大约1500至大约50,000道尔顿、大约1500至大约40,000道尔顿、大约1500至大约35,000道尔顿、大约1500至大约25,000道尔顿、大约1500至大约20,000道尔顿、大约1500至大约15,000道尔顿、大约1500至大约10,000道尔顿、大约1500至大约8500道尔顿、大约1500至大约7500道尔顿、大约1500至大约5000道尔顿、大约1500至大约4000道尔顿、大约1500至大约3000道尔顿、大约1500至大约2500道尔顿、大约1500至大约2000道尔顿、大约1500至大约1750道尔顿、大约2000至大约50,000道尔顿、大约2000至大约40,000道尔顿、大约2000至大约35,000道尔顿、大约2000至大约25,000道尔顿、大约2000至大约20,000道尔顿、大约2000至大约15,000道尔顿、大约2000至大约10,000道尔顿、大约2000至大约8500道尔顿、大约2000至大约7500道尔顿、大约2000至大约5000道尔顿、大约2000至大约4000道尔顿、大约2000至大约3000道尔顿、大约2000至大约2500道尔顿、大约2500至大约50,000道尔顿、大约2500至大约40,000道尔顿、大约2500至大约35,000道尔顿、大约2500至大约25,000道尔顿、大约2500至大约20,000道尔顿、大约2500至大约15,000道尔顿、大约2500至大约10,000道尔顿、大约2500至大约8500道尔顿、大约2500至大约7500道尔顿、大约2500至大约5000道尔顿、大约2500至大约4000道尔顿、大约2500至大约3000道尔顿、大约3500至大约50,000道尔顿、大约3500至大约40,000道尔顿、大约3500至大约35,000道尔顿、大约3500至大约25,000道尔顿、大约3500至大约20,000道尔顿、大约3500至大约15,000道尔顿、大约3500至大约10,000道尔顿、大约3500至大约8500道尔顿、大约3500至大约7500道尔顿、大约3500至大约5000道尔顿、大约3500至大约4000道尔顿、大约5000至大约50,000道尔顿、大约5000至大约40,000道尔顿、大约5000至大约35,000道尔顿、大约5000至大约25,000道尔顿、大约5000至大约20,000道尔顿、大约5000至大约15,000道尔顿、大约5000至大约10,000道尔顿、大约5000至大约8500道尔顿、大约5000至大约7500道尔顿、大约7500至大约50,000道尔顿、大约7500至大约40,000道尔顿、大约7500至大约35,000道尔顿、大约7500至大约25,000道尔顿、大约7500至大约20,000道尔顿、大约7500至大约15,000道尔顿、大约7500至大约10,000道尔顿、大约7500至大约8500道尔顿、大约10,000至大约50,000道尔顿、大约10,000至大约40,000道尔顿、大约10,000至大约35,000道尔顿、大约10,000至大约25,000道尔顿、大约10,000至大约20,000道尔顿、或大约10,000至大约15,000道尔顿的数均分子量。
根据一些实施方案,该聚合多元醇可具有至少大约250、至少大约400、至少大约500或至少大约750道尔顿和/或不大于大约25,000、不大于大约20,000、不大于大约15,000、不大于大约10,000、不大于大约5000、不大于大约3000、不大于大约2500或不大于大约2000道尔顿的数均分子量。
该聚合多元醇可具有大约250至大约25,000道尔顿、大约250至大约20,000道尔顿、大约250至大约15,000道尔顿、大约250至大约10,000道尔顿、大约250至大约5000道尔顿、大约250至大约3000道尔顿、大约250至大约2500道尔顿、大约250至大约2000道尔顿、大约400至大约25,000道尔顿、大约400至大约20,000道尔顿、大约400至大约15,000道尔顿、大约400至大约10,000道尔顿、大约400至大约5000道尔顿、大约400至大约3000道尔顿、大约400至大约2500道尔顿、大约400至大约2000道尔顿、大约500至大约25,000道尔顿、大约500至大约20,000道尔顿、大约500至大约15,000道尔顿、大约500至大约10,000道尔顿、大约500至大约5000道尔顿、大约500至大约3000道尔顿、大约500至大约2500道尔顿、大约500至大约2000道尔顿、大约750至大约25,000道尔顿、大约750至大约20,000道尔顿、大约750至大约15,000道尔顿、大约750至大约10,000道尔顿、大约750至大约5000道尔顿、大约750至大约3000道尔顿、大约750至大约2500道尔顿、或大约750至大约2000道尔顿的数均分子量。
在另一些实施方案中,该聚合多元醇可具有至少大约1000、至少大约1500或至少大约2000道尔顿和/或不大于大约50,000、不大于大约40,000、不大于大约25,000、不大于大约15,000、不大于大约10,000或不大于大约8500道尔顿的数均分子量。该聚合多元醇可具有大约1000至大约50,000道尔顿、大约1000至大约40,000道尔顿、大约1000至大约25,000道尔顿、大约1000至大约15,000道尔顿、大约1000至大约10,000道尔顿、大约1000至大约8500道尔顿、大约1500至大约50,000道尔顿、大约1500至大约40,000道尔顿、大约1500至大约25,000道尔顿、大约1500至大约15,000道尔顿、大约1500至大约10,000道尔顿、大约1500至大约8500道尔顿、大约2000至大约50,000道尔顿、大约2000至大约40,000道尔顿、大约2000至大约25,000道尔顿、大约2000至大约15,000道尔顿、大约2000至大约10,000道尔顿、或大约2000至大约8500道尔顿的数均分子量。
在一些实施方案中,本发明的反应体系可包含单体多元醇和包含一种或多种单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种。相应地,一些反应体系可能仅包含单体多元醇(即少于0.5重量%的聚合多元醇)并且一些体系可能仅包含聚合多元醇(即少于0.5重量%的单体多元醇)。在一些实施方案中,该反应体系可包含类似或不同量的单体多元醇和聚合多元醇两者。例如,当该反应体系包含单体多元醇和聚合多元醇两者时,单体多元醇可以以基于单体多元醇和聚合多元醇的总重量的至少大约1、至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20重量%和/或不大于大约60、不大于大约50、不大于大约40或不大于大约30重量%的量存在。
单体多元醇的量可以为单体多元醇和聚合多元醇的总重量的大约1至大约60重量%、大约5至大约60重量%、大约10至大约60重量%、大约15至大约60重量%、大约20至大约60重量%、大约1至大约50重量%、大约5至大约50重量%、大约10至大约50重量%、大约15至大约50重量%、大约20至大约50重量%、大约1至大约40重量%、大约5至大约40重量%、大约10至大约40重量%、大约15至大约40重量%、大约20至大约40重量%、大约1至大约30重量%、大约5至大约30重量%、大约10至大约30重量%、大约15至大约30重量%、或大约20至大约30重量%。
除至少一种多元醇和至少一种异氰酸酯外,根据本发明的实施方案配制的反应体系可包含至少一种用于提高聚合多元醇和异氰酸酯之间的固化速率的催化剂。如上文论述,已经意外地发现,含锌催化剂可以意外地提高异氰酸酯与各种类型的多元醇,包括例如具有仲羟基的多元醇和在一些实施方案中,具有一个或多个受阻仲羟基的多元醇的反应速率或固化速率。
在一些实施方案中,如本文所述的聚氨酯反应体系中所用的催化剂可包含含锌催化剂。替代性地或附加地,该催化剂的金属组分可包含选自锂、钠、镁、钡、钾、钙、铋、镉、铝、锆、锡、铪、钛、镧、钒、铌、钽、碲、钼、钨、铯和其中两种或更多种的各种组合的一种或多种其它金属。适用于本发明的反应体系的含锌催化剂的几个实例描述在美国专利8,088,846中,其在与本公开不相悖的程度上全文经此引用并入本文。
当该催化剂包含含锌催化剂时,其可包含一个或多个有机配体。在一些实施方案中,至少一个配体可包含脒配体和/或至少一个配体可包含羧酸根配体。在一些实施方案中,该含锌催化剂可包含脒配体和羧酸根配体两者。另外,当存在时,也可以与脒配体一起使用二酮和/或烷基乙酰乙酸根(alkylacetoacetate)配体。当该催化剂包含脒和羧酸根配体两者时,该含锌催化剂中存在的羧酸根配体与脒配体的摩尔比可以为至少大约1:2,或其可以为1:1。
在一些实施方案中,该脒配体可包含取代的脒配体,其包含烷基、芳烷基或芳基残基并且其中该脒结构的碳-氮双键可作为开链分子的一部分或作为环状或双环体系的组成存在。取代的胺可包括N,N-二取代的脒、N,N’-二取代的脒、N,N,N’-三取代的脒或其组合。
合适的取代的脒的实例包括但不限于1,1,3,3-四甲基胍、N,N-二甲基-N′-苯基甲脒、N,N,N′-三甲基甲脒、1-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、4,4-二甲基-2-咪唑啉、2-甲基四氢嘧啶、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一-7-烯(DBU)。碳-氮双键也可在环外存在于环体系中,如2-甲基亚氨基-1-甲基吡咯烷酮。也可以使用一种或多种上述脒的混合物。
合适的脒的其它实例可包括但不限于N′-环己基-N,N-二甲基甲脒、N′-甲基-N,N-二-正-丁基乙脒、N′-十八烷基-N,N-二甲基甲脒、N′-环己基-N,N-二甲基戊脒(valeramidine)、1-甲基-2-环己基亚氨基吡咯烷、3-丁基-3,4,5,6-四氢嘧啶、N-(己基亚氨基甲基)吗啉、N-(α-(癸基亚氨基乙基)乙基)吡咯烷、N′-癸基-N,N-二甲基甲脒、N′-十二烷基-N,N-二甲基甲脒、N′-环己基-N,N-乙脒、1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯、1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一-7-烯、1,4-二氮杂双环(3.3.0)辛-4-烯、2-甲基-1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯、2,7,8-三甲基-1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯、2-丁基-1,5-二氮杂双环(4.3.0)壬-5-烯、1,9-二氮杂双环(6.5.0)十三-8-烯、咪唑啉、咪唑、四氢嘧啶、二氢嘧啶、嘧啶环及其组合。
示例性的咪唑啉配体可包括但不限于1H-咪唑-1-乙醇,2-(8Z)-8-十七烯基-4,5-二氢, 1H-咪唑-1-乙醇,2-(8Z)-8-十七烯基-4,5-二氢, 单乙酸盐, 1H-咪唑-1-乙醇,-4,5-二氢,-2-(9Z)-9-十八烯基, 1H-咪唑,4,5-二氢,-2-(9Z)-9-十八烯基, 油基羟乙基咪唑啉, 1H-咪唑-1-乙醇,4,5-二氢-2-十一烷基-, 1H-咪唑-1-乙醇,2(-8-十七烯基)-4,5-二氢, 1-(2-羟乙基)-2-妥尔油烷基-2-咪唑啉, 壬二酸盐, 1H-咪唑-1-乙醇,2-十七烷基-4,5-二氢, 1H-咪唑-1-乙醇,2-壬基-4,5-二氢, 1H-咪唑-1-乙醇,4,5-二氢-2-C15-17-不饱和烃基衍生物, 1H-咪唑-1-乙醇,4,5-二氢-2-norcoco烷基衍生物, 1H-咪唑-1-乙醇,4,5-二氢-2-nortall-oil烷基衍生物, 4,5-二氢-2-壬基1H-咪唑-1-乙醇和4,5-二氢-2-庚基1H-咪唑-1-乙醇与2-丙烯酸、1-丙磺酸的反应产物、3-氯-2-羟基-单钠盐与2-(8Z)-8-十七烯基-4,5-二氢1H-咪唑-1-乙醇的反应产物、氯乙酸钠盐与1H-咪唑-1-乙醇,4,5-二氢-2-norcoco烷基衍生物的反应产物, 氢氧化钠, 2-(8-十七烯基)-4,5-二氢1H-咪唑-1-乙胺, 9-十八烯酸化合物与2-(8-十七烯基)-4,5-二氢1H-咪唑-1-乙胺及其组合。
适合用作本文可用的含锌催化剂中的一个或多个配体的咪唑结构的实例可包括例如N-(2-羟乙基)咪唑、N-(3-氨基丙基)咪唑、4-(羟甲基)咪唑、1-(叔丁氧基羰基)咪唑、咪唑-4-丙酸、4-羧基咪唑、1-丁基咪唑、2-甲基-4-咪唑甲酸、4-甲酰基咪唑、1-(乙氧基羰基)咪唑、环氧丙烷与咪唑和2-甲基咪唑的反应产物、1-三甲基甲硅烷基咪唑、4-(羟甲基)咪唑盐酸盐、1-氯-2,3-环氧丙烷和咪唑的共聚物、1(对甲苯磺酰基)咪唑、1,1′-羰基双咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-2-咪唑啉均苯四酸盐、4-(羟甲基)咪唑苦味酸盐、2-丙烯酸与4,5-二氢-2-壬基-1H-咪唑-1-乙醇和2-庚基-4,5-二氢-1H-咪唑-1-乙醇二钠盐的反应产物、1-(氰基乙基)-2-十一烷基咪唑偏苯三酸盐、1-(2-羟丙基)咪唑甲酸盐、咪唑钠、咪唑银及其组合。
合适的羧酸根配体的实例可包括但不限于C4至C20、C6至C16或C6至C10脂族或芳族羧酸根配体。合适的实例可包括但不限于乙酸根配体、甲酸根配体、2-乙基己酸根配体及其组合。另外,合适的羧酸根配体可包括聚合配体,如丙烯酸共聚物或酸官能聚酯。也可以使用一种或多种上述羧酸根的组合。合适的二酮或烷基乙酰乙酸根配体可包括但不限于6-甲基-2,4-庚烷二酮;2,2,6,6-四甲基-3,5-庚烷二酮;正-戊酰基丙酮;正-己酰基丙酮;正-辛酰基丙酮;正-壬酰基丙酮;正-癸酰基丙酮及其组合。
根据一些实施方案,该反应体系中存在的含锌催化剂的总量可以为根据ASTM D-2369测得的基于总树脂固体计至少大约0.01、至少大约0.025、至少大约0.10、至少大约0.25、至少大约0.50、至少大约1或至少大约1.5重量%和/或不大于大约10、不大于大约8、不大于大约5、不大于大约3、不大于大约2、不大于大约1、不大于大约0.5或不大于大约0.25重量%的催化金属。
该反应体系可包含大约0.01至大约10、大约0.01至大约8重量%、大约0.01至大约5重量%、大约0.01至大约3重量%、大约0.01至大约2重量%、大约0.01至大约1重量%、大约0.01至大约0.5重量%、大约0.01至大约0.25重量%、大约0.025至大约10、大约0.025至大约8重量%、大约0.025至大约5重量%、大约0.025至大约3重量%、大约0.025至大约2重量%、大约0.025至大约1重量%、大约0.025至大约0.5重量%、大约0.025至大约0.25重量%、大约0.10至大约10、大约0.10至大约8重量%、大约0.10至大约5重量%、大约0.10至大约3重量%、大约0.10至大约2重量%、大约0.10至大约1重量%、大约0.10至大约0.5重量%、大约0.10至大约0.25重量%、大约0.25至大约10、大约0.25至大约8重量%、大约0.25至大约5重量%、大约0.25至大约3重量%、大约0.25至大约2重量%、大约0.25至大约1重量%、大约0.25至大约0.5重量%、大约0.5至大约10、大约0.5至大约8重量%、大约0.5至大约5重量%、大约0.5至大约3重量%、大约0.5至大约2重量%、大约0.5至大约1重量%、大约1至大约10、大约1至大约8重量%、大约1至大约5重量%、大约1至大约3重量%、大约1至大约2重量%、大约1.5至大约10、大约1.5至大约8重量%、大约1.5至大约5重量%、大约1.5至大约3重量%、或大约1.5至大约2重量%的量的含锌催化剂。当该催化剂包含除锌外或代替锌的另一金属时,催化剂总量可落在一个或多个上述范围内。
可通过测量该反应体系反应或固化所需的时间和/或其在指定温度下反应或固化的速率表征含锌催化剂催化本发明的反应体系中存在的异氰酸酯和多元醇之间的反应的效力。本文所用的术语“反应速率”是指异氰酸酯和多元醇组分之间的反应速率并在该多元醇是单体多元醇时使用。本文所用的术语“固化速率”是指异氰酸酯和多元醇组分之间的固化速率并在该体系包含独自或与单体多元醇组合的聚合多元醇时使用。应该理解的是,为下列测量提供的温度不限制该反应体系或包含这一体系的组合物可反应或固化的温度,而是简单提供可表征本发明的体系的性能的参考温度。
在一些实施方案中,当组合本发明的聚氨酯反应体系的组分时,该混合物可表现出与传统体系相比合意的固化行为。例如,在一些实施方案中,当在至少55℃的温度下组合和固化时,异氰酸酯、多元醇和含锌催化剂可具有比包含相同量的相同异氰酸酯、多元醇但包含如通过ASTM D-2369测定的基于总树脂固体计0.05重量%的二月桂酸二丁基锡代替含锌催化剂的对比体系的固化速率快至少10%、至少15%或至少20%的固化速率。测量反应体系的固化速率的方法描述在下列实施例3中。
当在55℃的温度下组合时,多元醇(其可以是聚合多元醇)、异氰酸酯和含锌催化剂可表现出如下列实施例3中所述测得的至少大约0.045、至少大约0.050、至少大约0.055、至少大约0.060、至少大约0.065、至少大约0.070、至少大约0.075 min-1的固化速率。
根据一些实施方案,当在55℃的温度下组合和固化时,本发明的多元醇(其可以是聚合多元醇)、异氰酸酯和含锌催化剂可具有不多于大约30分钟的胶凝化时间或胶凝时间。本文所用的术语“胶凝时间”是指该组合合并或胶凝所需的时间量并如下列实施例3中所述测量。在一些实施方案中,在55℃的温度下测得的本发明的反应体系的胶凝时间可以如下所述测得不多于大约29、不多于大约28、不多于大约27、不多于大约26、不多于大约25或不多于大约24分钟。
在一些实施方案中,可通过如本文所述的反应体系实现上述固化速率和/或胶凝时间,即使含锌催化剂的含量相对较低。例如,本发明的反应体系可用不大于大约1500、不大于大约1250、不大于大约1000、不大于大约750或不大于大约500 ppm的锌金属/树脂固体的催化剂载量实现上述固化速率和/或胶凝时间。在一些实施方案中,催化剂金属与树脂固体的比率可以不大于大约0.0015:1、不大于大约0.00125:1、不大于大约0.001:1或不大于大约0.00075:1。
根据本发明的各种实施方案,用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系可包含至少两个部分 – 含异氰酸酯的部分和含多元醇的部分。当组合时,异氰酸酯和多元醇在该催化剂存在下反应以形成所需氨酯或聚氨酯。该催化剂可存在于任一部分中,但可存在于含多元醇的部分中。另外,一种或多种溶剂或添加剂也可存在于该反应体系中,并且这些也可包含在含异氰酸酯的部分和/或含多元醇的部分中。在一些实施方案中,作为该反应体系中的异氰酸酯/羟基官能团(NCO:OH)的摩尔比测得的异氰酸酯与多元醇的比率可以为至少大约0.5:1、至少大约0.75:1、至少大约0.85:1、至少大约1:1、至少大约1.1:1、至少大约1.15:1和/或不大于大约2:1、不大于大约1.8:1、不大于大约1.75:1、不大于大约1.5:1或不大于大约1.25:1。
该反应体系的NCO:OH比可以为大约0.5:1至大约2:1、大约0.5:1至大约1.8:1、大约0.5:1至大约1.75:1、大约0.5:1至大约1.5:1、大约0.5:1至大约1.25:1、大约0.75:1至大约2:1、大约0.75:1至大约1.8:1、大约0.75:1至大约1.75:1、大约0.75:1至大约1.5:1、大约0.75:1至大约1.25:1、大约0.85:1至大约2:1、大约0.85:1至大约1.8:1、大约0.85:1至大约1.75:1、大约0.85:1至大约1.5:1、大约0.85:1至大约1.25:1、大约1:1至大约2:1、大约1:1至大约1.8:1、大约1:1至大约1.75:1、大约1:1至大约1.5:1、大约1:1至大约1.25:1、大约1.1:1至大约2:1、大约1.1:1至大约1.8:1、大约1.1:1至大约1.75:1、大约1.1:1至大约1.5:1、大约1.1:1至大约1.25:1、大约1.15:1至大约2:1、大约1.15:1至大约1.8:1、大约1.15:1至大约1.75:1、大约1.15:1至大约1.5:1、或大约1.15:1至大约1.25:1。
当组合该反应体系的两个部分时,该反应可以在至少大约0、至少大约5、至少大约10、至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约60、至少大约70或至少大约75℃和/或不大于大约160、不大于大约140、不大于大约120、不大于大约110、不大于大约105、不大于大约100、不大于大约95、不大于大约90、不大于大约85、不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55、不大于大约50、不大于大约45、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约30、不大于大约25℃的温度下发生。
该反应可以在大约0至大约160℃、大约0至大约140℃、大约0至大约120℃、大约0至大约110℃、大约0至大约105℃、大约0至大约100℃、大约0至大约95℃、大约0至大约90℃、大约0至大约85℃、大约0至大约80℃、大约0至大约75℃、大约0至大约70℃、大约0至大约65℃、大约0至大约60℃、大约0至大约55℃、大约0至大约50℃、大约0至大约45℃、大约0至大约40℃、大约0至大约35℃、大约0至大约30℃、大约0至大约25℃、大约5至大约160℃、大约5至大约140℃、大约5至大约120℃、大约5至大约110℃、大约5至大约105℃、大约5至大约100℃、大约5至大约95℃、大约5至大约90℃、大约5至大约85℃、大约5至大约80℃、大约5至大约75℃、大约5至大约70℃、大约5至大约65℃、大约5至大约60℃、大约5至大约55℃、大约5至大约50℃、大约5至大约45℃、大约5至大约40℃、大约5至大约35℃、大约5至大约30℃、大约5至大约25℃、大约10至大约160℃、大约10至大约140℃、大约10至大约120℃、大约10至大约110℃、大约10至大约105℃、大约10至大约100℃、大约10至大约95℃、大约10至大约90℃、大约10至大约85℃、大约10至大约80℃、大约10至大约75℃、大约10至大约70℃、大约10至大约65℃、大约10至大约60℃、大约10至大约55℃、大约10至大约50℃、大约10至大约45℃、大约10至大约40℃、大约10至大约35℃、大约10至大约30℃、大约10至大约25℃、大约20至大约160℃、大约20至大约140℃、大约20至大约120℃、大约20至大约110℃、大约20至大约105℃、大约20至大约100℃、大约20至大约95℃、大约20至大约90℃、大约20至大约85℃、大约20至大约80℃、大约20至大约75℃、大约20至大约70℃、大约20至大约65℃、大约20至大约60℃、大约20至大约55℃、大约20至大约50℃、大约20至大约45℃、大约20至大约40℃、大约20至大约35℃、大约20至大约30℃、大约20至大约25℃、大约25至大约160℃、大约25至大约140℃、大约25至大约120℃、大约25至大约110℃、大约25至大约105℃、大约25至大约100℃、大约25至大约95℃、大约25至大约90℃、大约25至大约85℃、大约25至大约80℃、大约25至大约75℃、大约25至大约70℃、大约25至大约65℃、大约25至大约60℃、大约25至大约55℃、大约25至大约50℃、大约25至大约45℃、大约25至大约40℃、大约25至大约35℃、大约25至大约30℃、大约30至大约160℃、大约30至大约140℃、大约30至大约120℃、大约30至大约110℃、大约30至大约105℃、大约30至大约100℃、大约30至大约95℃、大约30至大约90℃、大约30至大约85℃、大约30至大约80℃、大约30至大约75℃、大约30至大约70℃、大约30至大约65℃、大约30至大约60℃、大约30至大约55℃、大约30至大约50℃、大约30至大约45℃、大约30至大约40℃、大约30至大约35℃、大约40至大约160℃、大约40至大约140℃、大约40至大约120℃、大约40至大约110℃、大约40至大约105℃、大约40至大约100℃、大约40至大约95℃、大约40至大约90℃、大约40至大约85℃、大约40至大约80℃、大约40至大约75℃、大约40至大约70℃、大约40至大约65℃、大约40至大约60℃、大约40至大约55℃、大约40至大约50℃、大约40至大约45℃、大约45至大约160℃、大约45至大约140℃、大约45至大约120℃、大约45至大约110℃、大约45至大约105℃、大约45至大约100℃、大约45至大约95℃、大约45至大约90℃、大约45至大约85℃、大约45至大约80℃、大约45至大约75℃、大约45至大约70℃、大约45至大约65℃、大约45至大约60℃、大约45至大约55℃、大约45至大约50℃、大约50至大约160℃、大约50至大约140℃、大约50至大约120℃、大约50至大约110℃、大约50至大约105℃、大约50至大约100℃、大约50至大约95℃、大约50至大约90℃、大约50至大约85℃、大约50至大约80℃、大约50至大约75℃、大约50至大约70℃、大约50至大约65℃、大约50至大约60℃、大约50至大约55℃、大约60至大约160℃、大约60至大约140℃、大约60至大约120℃、大约60至大约110℃、大约60至大约105℃、大约60至大约100℃、大约60至大约95℃、大约60至大约90℃、大约60至大约85℃、大约60至大约80℃、大约60至大约75℃、大约60至大约70℃、大约60至大约65℃、大约70至大约160℃、大约70至大约140℃、大约70至大约120℃、大约70至大约110℃、大约70至大约105℃、大约70至大约100℃、大约70至大约95℃、大约70至大约90℃、大约70至大约85℃、大约70至大约80℃、大约70至大约75℃、大约75至大约160℃、大约75至大约140℃、大约75至大约120℃、大约75至大约110℃、大约75至大约105℃、大约75至大约100℃、大约75至大约95℃、大约75至大约90℃、大约75至大约85℃、或大约75至大约80℃的温度下发生。
在一些实施方案中,本文所述的反应体系的异氰酸酯和多元醇可以反应或固化的温度可以等于或接近环境温度。根据该反应体系的特定组成、应用方法和/或最终用途,根据本发明的实施方案的反应体系的反应时间或固化时间可以为至少大约1分钟、至少大约2、至少大约5、至少大约15、至少大约30、至少大约45分钟、至少大约1小时、至少大约2、至少大约3或至少大约5小时。
在一些实施方案中,本发明的反应体系可用于涂料组合物,作为泡沫或喷涂泡沫,或作为适合用于各种类型的浇铸和模塑应用,包括反应注塑(RIM)的聚合物。由本发明的反应体系形成的聚氨酯是热固性聚氨酯,并且其可包含与本文中提供的一个或多个范围内的量对应的异氰酸酯组分和多元醇组分的残基。在一些实施方案中,可以在用于一种或多种最终用途之前组合该聚氨酯反应体系的部分,或在一些实施方案中,该反应体系的这两个部分之间的反应的至少一部分可在将该组合物施加到基底上的过程中或在将各组成部分注射到模具中的过程中发生。
根据一些实施方案,由如本文所述的反应体系形成的氨酯或聚氨酯可用于涂料组合物。可以使用如本文所述的聚氨酯反应体系形成任何类型的涂料组合物,包括例如粉末涂料组合物、水性涂料组合物和溶剂型涂料组合物。涂料组合物的具体类型可包括但不限于用于汽车和航空航天应用的漆、底漆、功能涂料和清漆、用于罐和卷材的涂料、工业底漆和涂料、保护性底漆和涂料、粉末涂料、家用和工业漆配制物等。
在一些实施方案中,该涂料组合物可具有至少大约20、至少大约25、至少大约30、至少大约35、至少大约40、至少大约45、至少大约50、至少大约55、至少大约60重量%和/或不大于大约80、不大于大约75、不大于大约70、不大于大约65、不大于大约60、不大于大约55或不大于大约50重量%的根据ASTM D-2369测得的总固体含量。
根据ASTM D-2369测得的该涂料组合物的总固体含量可以为大约20至大约80重量%、大约20至大约75重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约65重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约55重量%、大约20至大约50重量%、大约25至大约80重量%、大约25至大约75重量%、大约25至大约70重量%、大约25至大约65重量%、大约25至大约60重量%、大约25至大约55重量%、大约25至大约50重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约75重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约65重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约55重量%、大约30至大约50重量%、大约35至大约80重量%、大约35至大约75重量%、大约35至大约70重量%、大约35至大约65重量%、大约35至大约60重量%、大约35至大约55重量%、大约35至大约50重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约75重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约65重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约55重量%、大约40至大约50重量%、大约45至大约80重量%、大约45至大约75重量%、大约45至大约70重量%、大约45至大约65重量%、大约45至大约60重量%、大约45至大约55重量%、大约45至大约50重量%、大约50至大约80重量%、大约50至大约75重量%、大约50至大约70重量%、大约50至大约65重量%、大约50至大约60重量%、大约50至大约55重量%、大约55至大约80重量%、大约55至大约75重量%、大约55至大约70重量%、大约55至大约65重量%、大约55至大约60重量%、大约60至大约80重量%、大约60至大约75重量%、大约60至大约70重量%、或大约60至大约65重量%。
除上述反应体系的组分外,当该涂料组合物是溶剂型涂料组合物时,其可进一步包含至少一种有机溶剂。当存在时,该有机溶剂可以以基于上述多元醇、异氰酸酯和催化剂的总重量的至少大约10、至少大约20、至少大约30、至少大约40重量%和/或不大于大约95、不大于大约90、不大于大约80、不大于大约70、不大于大约60、不大于大约50重量%的量存在于该涂料组合物中。
该溶剂可任选以基于上述多元醇、异氰酸酯和催化剂的总重量的大约10至大约95重量%、大约10至大约90重量%、大约10至大约80重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约50重量%、大约20至大约95重量%、大约20至大约90重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约50重量%、大约30至大约95重量%、大约30至大约90重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约50重量%、大约40至大约95重量%、大约40至大约90重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约60重量%、或大约40至大约50重量%的量存在于该涂料组合物中。
合适的有机溶剂的实例可包括但不限于苯、二甲苯、石油溶剂油(mineralspirits)、石脑油、甲苯、丙酮、甲乙酮、甲基正戊基酮、甲基异戊基酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、2-丁氧基乙醇、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单丁基醚、丙二醇正丁基醚、丙二醇甲基醚、丙二醇单丙基醚、二丙二醇甲基醚、二乙二醇单丁基醚、环戊酮、环己酮、乙二醇单辛基醚、二丙酮醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(可以以商标TEXANOL™购自Eastman Chemical Co.)或其组合。该涂料组合物还可包含反应性溶剂,例如邻苯二甲酸二烯丙酯、SANTOLINK™ XI-100聚缩水甘油基烯丙基醚(可获自BASF)和如例如美国专利5,349,026和5,371,148中所述的其它。在一些实施方案中,一种或多种上述醇可以相对低的量使用,例如基于上述多元醇、异氰酸酯和催化剂的总重量计小于大约0.5重量%、小于大约0.1重量%或小于大约0.05重量%。
当该涂料组合物是水性涂料组合物时,其可进一步包含基于异氰酸酯、多元醇和含锌催化剂的总重量计至少大约10、至少大约20、至少大约30、至少大约40重量%和/或不大于大约80、不大于大约70、不大于大约60、不大于大约50重量%的水。水性涂料组合物中的水量可以为基于多元醇、异氰酸酯和催化剂的总重量的大约10至大约80重量%、大约10至大约70重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约50重量%、大约20至大约80重量%、大约20至大约70重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约50重量%、大约30至大约80重量%、大约30至大约70重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约50重量%、大约40至大约80重量%、大约40至大约70重量%、大约40至大约60重量%、或大约40至大约50重量%。
在一些实施方案中,当该涂料组合物是水性组合物时,其可任选包含基于异氰酸酯、多元醇和含锌催化剂的总量计至少大约5、至少大约10、至少大约15、至少大约20重量%和/或不大于大约50、不大于大约40、不大于大约35、不大于大约25、不大于大约20、不大于大约15重量%的量的助溶剂。助溶剂可以以大约5至大约50重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约35重量%、大约5至大约25重量%、大约5至大约20重量%、大约5至大约15重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约35重量%、大约10至大约25重量%、大约10至大约20重量%、大约10至大约15重量%、大约15至大约50重量%、大约15至大约40重量%、大约15至大约35重量%、大约15至大约25重量%、大约15至大约20重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约35重量%、或大约20至大约25重量%的量存在于该涂料组合物中。合适的助溶剂可包括独自或其中两种或更多种的各种组合的上列任何有机溶剂。
当该涂料组合物是粉末涂料组合物时,其可以不包含溶剂,而是可包含至少一种粘合剂和/或至少一种填料。在一些实施方案中,当该涂料组合物是粉末涂料组合物时,其可包含基于异氰酸酯、多元醇和含锌催化剂的总重量计不大于大约15、不大于大约10、不大于大约5、不大于大约2、不大于大约1或不大于大约0.5重量%的有机溶剂或水。
本文所述的反应体系除异氰酸酯和多元醇组分外还进一步包含至少一种交联剂。可以根据反应组分的性质和/或该涂料的最终用途选择任何合适的交联剂。本文所述的反应体系包含基于聚氨酯和交联剂的总重量计至少大约2、至少大约3、至少大约5、至少大约6、至少大约8、至少大约10、至少大约20、至少大约30或至少大约40重量%和不大于大约60、不大于大约50、不大于大约40、不大于大约30重量%的一种或多种交联剂。除异氰酸酯、多元醇和含锌催化剂外还存在该交联剂。
交联剂以基于聚氨酯和交联剂的总重量计大约2至大约60重量%、大约2至大约50重量%、大约2至大约40重量%、大约2至大约30重量%、大约3至大约60重量%、大约3至大约50重量%、大约3至大约40重量%、大约3至大约30重量%、大约5至大约60重量%、大约5至大约50重量%、大约5至大约40重量%、大约5至大约30重量%、大约6至大约60重量%、大约6至大约50重量%、大约6至大约40重量%、大约6至大约30重量%、大约8至大约60重量%、大约8至大约50重量%、大约8至大约40重量%、大约8至大约30重量%、大约10至大约60重量%、大约10至大约50重量%、大约10至大约40重量%、大约10至大约30重量%、大约20至大约60重量%、大约20至大约50重量%、大约20至大约40重量%、大约20至大约30重量%、大约30至大约60重量%、大约30至大约50重量%、大约30至大约40重量%、大约30至大约30重量%、大约40至大约60重量%、大约40至大约50重量%、大约40至大约40重量%、大约40至大约30重量%的量存在于该涂料组合物中。
在一些实施方案中,该交联剂可选自氨基树脂、封闭型异氰酸酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、环氧化酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、酚-甲醛、异氰脲酸酯和其中一种或多种的各种组合。在一些实施方案中,该涂料组合物可以是粉末涂料组合物并可包含选自氨基树脂、封闭型异氰酸酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、环氧化酚醛树脂及其组合的交联剂。当该涂料组合物是溶剂型组合物时,该交联剂可选自氨基树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂、环氧树脂及其组合,并且当该涂料组合物是水性涂料组合物时,该交联剂可选自氨基树脂、酚醛树脂、异氰酸酯树脂、环氧树脂及其组合。
氨基树脂交联剂可包括例如具有多个--N(CH2OR3)2官能团的三聚氰胺-甲醛型试剂,其中R3是C1至C4烷基,和在一些实施方案中是甲基。也可以使用其它交联剂,如改性三聚氰胺-甲醛型树脂,包括例如甲苯磺酰胺改性的三聚氰胺-甲醛树脂。合适的氨基树脂交联剂的实例可包括但不限于六甲氧基甲基三聚氰胺、四甲氧基甲基苯并胍胺、四甲氧基-甲基脲、混合丁氧基/甲氧基取代的三聚氰胺及其组合。在一些实施方案中,该交联剂可以是六甲氧基甲基三聚氰胺。或者,可以使用甲苯磺酰胺甲基化三聚氰胺甲醛树脂粉末作为交联剂。
该交联剂也可包含封闭型或非封闭型异氰酸酯或异氰脲酸酯。合适的异氰酸酯和异氰脲酸酯的实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯的异氰脲酸酯、二苯甲烷4,4′-二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸酯的异氰脲酸酯、亚甲基双-4,4′-异氰酸根合环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯、1,6-己二异氰酸酯的缩二脲、1,6-己二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯的异氰脲酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯和三苯甲烷4,4′,4″-三异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、多异氰酸酯、1,4-丁二异氰酸酯和亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、异佛尔酮二异氰酸酯及其组合。
该交联剂可包含酚醛树脂。合适的酚醛树脂交联剂的实例可包括例如酚与醛,如甲醛和乙醛的缩合产物。可以使用各种酚,如苯酚、甲酚、对烷基苯酚、对苯基苯酚和间苯二酚。该酚醛树脂可以是甲阶酚醛树脂或酚醛清漆树脂型。合适的市售酚醛树脂的实例包括PHENODUR® PR 516/60B、PHENODUR® PR 371/70B和PHENODUR® PR 612/80B(可购自Allnex),以及具有DUREZ ® VARCUM®商品名的那些(可购自Durex Corp.),和具有Bakelite®商品名的那些(可购自MOMENTIVE)。在一些实施方案中,该交联剂还可包含环氧化酚醛树脂,例如表氯醇和酚-甲醛酚醛清漆树脂的反应产物,如D.E.N.- 431、-438、-439或D.E.R. 354(可购自Dow Chemical Company)。
任选地,该涂料组合物可进一步包含至少一种交联催化剂。交联催化剂的实例可包括羧酸、磺酸、叔胺、叔膦、锡化合物或这些化合物的组合。交联催化剂的一些具体实例是选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、二壬基萘磺酸和二壬基萘二磺酸、苯甲酸、三苯基膦、二月桂酸二丁基锡和二乙酸二丁基锡的一种或多种化合物。所用的具体交联催化剂可取决于该涂料组合物中所用的交联剂的类型。这些催化剂中的一些可以以商标例如NACURE™155、5076、1051和5225(可获自King Industries)、BYK-CATALYSIS™(可获自BYK-ChemieUSA)和CYCAT™催化剂(可获自BASF)购得。
在一些实施方案中,如本文所述的涂料组合物可包含一种或多种附加添加剂。例如,本文所述的涂料组合物可包含选自紫外线(UV)吸收剂、紫外线稳定剂、分散剂、中和剂、消光剂、粘度剂、悬浮剂、流动控制剂、颜料、润湿剂、流平剂、颜料润湿和分散剂、发泡剂、消泡剂、抗沉降剂、防流挂剂和增稠剂(bodying agents)、防结皮剂、防浮剂和防泛剂、杀真菌剂、杀霉菌剂、缓蚀剂、增稠剂、聚结剂、表面活性剂、助流剂和表面活性剂的一种或多种添加剂。在一些实施方案中,该涂料组合物可包含至少一种颜料。
通常,一种或多种上述添加剂可以与其它组分相比以相对较小的比例存在于该涂料或漆组合物中。例如,在一些实施方案中,该涂料组合物可包含基于该组合物的总重量计至少大约0.05、至少大约0.10、至少大约0.50、至少大约1重量%和/或不大于大约20、不大于大约10、不大于大约8、不大于大约5、不大于大约4、不大于大约3、不大于大约2重量%的量的一种或多种上列添加剂。
一种或多种上列添加剂可以以基于该组合物的总重量的大约0.05至20重量%、大约0.05至大约10重量%、大约0.05至大约8重量%、大约0.05至大约5重量%、大约0.05至大约4重量%、大约0.05至大约3重量%、大约0.05至大约2重量%、大约0.10至大约20重量%、大约0.10至大约10重量%、大约0.10至大约8重量%、大约0.10至大约5重量%、大约0.10至大约4重量%、大约0.10至大约3重量%、大约0.10至大约2重量%、大约0.50至大约20重量%、大约0.50至大约10重量%、大约0.50至大约8重量%、大约0.50至大约5重量%、大约0.50至大约4重量%、大约0.50至大约3重量%、大约0.50至大约2重量%、大约1至大约20重量%、大约1至大约10重量%、大约1至大约8重量%、大约1至大约5重量%、大约1至大约4重量%、大约1至大约3重量%、大约1至大约2重量%的量存在。
此外,在一些实施方案中,在存在或不存在其它添加剂的情况下,颜料可以以基于该组合物的总重量的至少大约0.05、至少大约0.10、至少大约0.50、至少大约1重量%和/或不大于大约60、不大于大约40、不大于大约20、不大于大约10、不大于大约5、不大于大约2重量%的量存在于该涂料组合物中。
一种或多种颜料可以以基于该组合物的总重量的大约0.05至大约60重量%、大约0.05至大约40重量%、大约0.05至大约20重量%、大约0.05至大约10重量%、大约0.05至大约5重量%、大约0.05至大约2重量%、大约0.10至大约60重量%、大约0.10至大约40重量%、大约0.10至大约20重量%、大约0.10至大约10重量%、大约0.10至大约5重量%、大约0.10至大约2重量%、大约0.50至大约60重量%、大约0.50至大约40重量%、大约0.50至大约20重量%、大约0.50至大约10重量%、大约0.50至大约5重量%、大约0.50至大约2重量%、大约1至大约60重量%、大约1至大约40重量%、大约1至大约20重量%、大约1至大约10重量%、大约1至大约5重量%、或大约1至大约2重量%的量存在于该涂料组合物中。
紫外线吸收剂和紫外线稳定剂的实例包括取代的二苯甲酮、取代的苯并三唑、取代的苯并三嗪、受阻胺和受阻苯甲酸酯,其可作为CYASORB® UV获自BASF和可作为TINUVIN®获自Ciba Specialty Chemicals;二乙基-3-乙酰基-4-羟基-苄基-膦酸酯、4-十二烷氧基-2-羟基二苯甲酮和间苯二酚单苯甲酸酯。
分散剂的实例包括但不限于磺基丁二酸双(十三烷基)酯钠、磺基丁二酸二(2-乙基己基)酯钠、磺基丁二酸二己酯钠、磺基丁二酸二环己酯钠、磺基丁二酸二戊酯钠、磺基丁二酸二异丁酯钠、磺基丁二酸异癸酯二钠、磺基丁二酸的乙氧基化醇半酯二钠、烷基酰氨基聚乙氧基磺基丁二酸酯二钠(disodium alkyl amido polyethoxy sulfosuccinate)、N-(1,2-二羧基乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸四钠(tetra-sodium N-(1,2-dicarboxyethyl)-N-octadecyl sulfosuccinamate)、N-八磺基琥珀酰胺酸二钠、硫酸化乙氧基化壬基酚及其组合。
中和剂可以是胺或无机碱。合适的胺的实例包括三甲基胺、三乙基胺、乙基二甲基胺、丙基二甲基胺等。合适的无机碱包括衍生自碱金属和碱土金属的那些,例如钠、钾、镁、钙化合物和其它碱性金属化合物。示例性的无机碱包括但不限于氧化钠、氧化钾、氧化镁、氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸氢镁、碱金属硼酸盐化合物和它们的水合物、磷酸钠、磷酸二氢钾和焦磷酸钠。
消光剂的实例可包括但不限于可作为SYLOID™获自Davison Chemical Divisionof W. R. Grace & Company的合成二氧化硅;可作为HERCOFLAT™获自Hercules Inc.的聚丙烯;和可作为ZEOLEX™获自J. M. Huber Corporation的合成硅酸盐。
粘度剂、悬浮剂和流动控制剂的实例可包括聚氨基酰胺磷酸盐、多胺酰胺(polyamine amides)的高分子量羧酸盐和不饱和脂肪酸的亚烷基胺盐,所有这些都可作为ANTI TERRA™购自BYK Chemie USA。其它实例包括但不限于聚硅氧烷共聚物、聚丙烯酸酯溶液、纤维素酯、聚酰胺蜡、聚烯烃蜡等。
几种专利消泡剂可购得并且包括但不限于可获自Buckman Laboratories Inc.的BUBREAK™、可获自BYK Chemie, U.S.A.的BYK™、可获自Henkel Corporation CoatingChemicals的FOAMASTER™和NOPCO™、可获自Drew Industrial Division of AshlandChemical Company的DREWPLUS™、可获自Troy Chemical Corporation的TROYSOL™和TROYKYD™和可获自Union Carbide Corporation的SAG™。
流平剂的实例包括聚丙烯酸乙烯酯、聚丙烯酸丁酯及其组合,以及基于聚硅氧烷的流平剂。合适的有色颜料可包括二氧化钛、铁氧化物等,以及颜色稳定剂,如三烷基和三芳基亚磷酸酯,其任选包含惰性取代基,如亚磷酸三乙酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸三壬基苯基酯,以防止黄化。
本文所述的涂料组合物可以是双组分(two part)涂料组合物,其可根据任何合适的方式施加到基底上。可以涂布几种类型的基底,包括例如纸、聚合物膜,如聚乙烯或聚丙烯,木材,金属如铝、钢或镀锌钢,玻璃、聚氨酯弹性体、涂底漆的(上漆的)基底等。
在一些实施方案中,该涂料组合物可以是使用合适的喷涂器施加到基底表面上的喷涂组合物。在一些实施方案中,可以将待涂布的基底浸在该涂料组合物中,而在另一些实施方案中,可以将该涂料组合物擦拭、辊涂或刷涂到整个或一部分基底上。用于将该涂料组合物施加到基底上的其它合适的方法包括但不限于牵伸(draw down)、辊涂和其它方法,包括美国专利4,737,551和4,698,391和3,345,313和4,423,166中描述的那些,所述专利在与本公开不相悖的程度上经此引用并入本文。
根据一些实施方案,由本文所述的反应体系形成的聚氨酯可以是用于反应注塑(RIM)应用的热固性聚氨酯。当用于RIM时,该反应体系的含多元醇的部分和该反应体系的含异氰酸酯的部分可以单独或组合注入注塑装置中,于是随着形成含聚氨酯的制品,在模具内发生固化反应。
给出下列实施例以举例说明本发明并使本领域任何技术人员能够作出和利用本发明。但是,应该理解的是,本发明不限于这些实施例中描述的具体条件或细节。本发明的专利范围由权利要求书限定,并可包括本领域技术人员想到的其它实施例。
实施例
实施例1
使用各种量的2,2,4,4-四甲基环丁二醇(TMCD)、新戊二醇(NPG)、三羟甲基丙烷(TMP)和六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)形成几种聚酯多元醇并根据上述方法测定各自的几种性质,包括理论官能度、羟基值和仲羟基/伯羟基重量比。下表3概括各多元醇的组成以及分析结果。
表3: 多元醇的性质和组成
实施例2
通过以下表4中所示的量共混组分,配制含多元醇的母料,母料A(MB-A)和含异氰酸酯的母料,母料B(MB-B)。所得反应体系的NCO:OH比为0.96。
表4: 母料和溶剂组成
注释:
1. TINUVIN® 1130,可购自BASF。
2. TINUVIN® 292,可购自BASF。
3. Tolonate™ HDT-LV,可购自Vencorex。
通过在搅拌下组合201.1克母料A 与下表5中所列的催化剂之一,配制几种涂料组合物。各涂料组合物种所用的催化剂的量概括在表6中。然后加入47.8克母料B,并搅拌所得组合直至该混合物的稠度均匀。将各所得涂料组合物施加到电涂布(electro-coated)钢试验板上,将混合和施加之间的总时间限制为少于30分钟。通过添加适当量的溶剂共混物将各涂料组合物调节至50.5重量%的根据ASTM D-2369测得的总树脂固体含量,并使用4-密尔牵伸棒将该涂料施加到各试验板上。
表5: 受试聚氨酯催化剂的概述
注释:
1. 可作为DABCO® T-12购自Air Products & Chemicals, Inc。
2. 可作为Desmorapid™ PP购自BASF。
3. 可作为DABCO® 33 LV购自Air Products & Chemicals, Inc。
4. 可作为Borchi Kat® 15购自Borchers-OMG。
5. 可作为K-Kat ® 4205购自King Industries。
6. 可作为Borchi Kat® 315购自Borchers-OMG。
7. 可作为Borchi Kat® 245购自Borchers-OMG。
8. 可作为K-Kat® XK635购自King Industries。
表6: 几种涂料配制物的纺织品和无棉时间
然后如下测试涂料组合物在暴露于热固化和室温固化后的性能。如上所述为表6中所示的各涂料组合物建立一组试验板。然后对各板施以纺织品试验以评估暴露于热固化后的膜硬度。在用表6中所示的各组合物涂布试验板后,将该板置于55℃烘箱中30分钟。在从烘箱中取出后立即将1英寸×1英寸的正方形纱布(cheese cloth)置于温暖的经涂布的表面上并在该纱布上放置450克砝码。在5分钟后,移除砝码和纱布,并进行所得表面的视觉审查。审查者目视分析被纱布覆盖的表面并以0至10级将各样品评级,10表明纱布在经涂布的表面上没有留下视觉影响,0表明在基底表面的部分上可见纱布的深印记。
各涂料组合物C-1至C-9在55℃下热固化30分钟后进行的纺织品试验的结果概括在上表6中。
如上所述为表6中所示的各涂料组合物建立另一组试验板。然后对各板施以无棉试验以评估暴露于室温固化后的膜硬度。在涂布各板后,将棉球置于经涂布的表面上10秒,然后倒置该板。当棉球从涂漆表面自由落下而没有留下任何残留棉时,该涂漆表面被视为“无棉”。倒置板和棉球从表面落下之间的时间被记录为“无棉”时间。各涂料组合物C-1至C-9的无棉试验的结果也提供在上表6中。涂料组合物C-1至C-6和C-8的纺织品试验和无棉试验的结果也分别图示在图1和2中,而图3和4显示涂料组合物C-7至C-9的纺织品试验和无棉试验的结果的图示比较。
如上表6中所示,与由使用其它催化剂,包括二月桂酸二丁基锡的反应体系形成的涂料组合物相比,使用2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂的涂料组合物C-8和C-9表现出更好的在55℃下热固化30分钟后的硬度(即更高的纺织品等级)和更好的空气固化时间(即更短的无棉时间)。
实施例3
通过将下表7中所示类型和量的聚酯多元醇、催化剂和溶剂与异氰酸酯组合,形成几种涂料组合物。涂料组合物中的两种,C-10和C-12使用上表3中所示的聚酯多元醇P-1,且组合物中的两种,C-11和C-13使用上表3中所示的聚酯多元醇P-3。组合物中的两种,C-10和C-11包含基于总树脂固体计0.025重量%的传统二月桂酸二丁基锡催化剂(可作为DABCO® T-12购自Air Products & Chemicals),且组合物中的两种,C-12和C-13包含基于树脂固体总重量计0.5重量%的2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂(可作为K-Kat® XK635购自KingIndustries, Inc.)。也使用聚酯多元醇Setalux® 1603(可购自Nuplex)和二月桂酸二丁基锡催化剂(可作为DABCO® T-12购自Air Products & Chemicals)配制对照组合物。所有组合物使用乙酸正丁酯作为溶剂和多异氰酸酯Tolonate™ HDT-LV(可购自Vencorex)。将各涂料组合物以与上文在实施例2中所述类似的方式组合和混合。各所得组合物的NCO:OH比为1.1:1且各组合物具有根据ASTM D-2369测得的60重量%的总树脂固体含量。
表7: 含聚酯多元醇的涂料配制物
根据下列方法测量上表7中所示的各涂料组合物的固化速率。使用配备具有金刚石晶体和热台(heat stage)的Smart Orbit ATR的Cary 680 FTIR仪器(可购自Agilent)监测在组合上表7中所示的各组合物的部分A和部分B后的异氰酸酯-多元醇反应的进程。通过追踪在2270 cm-1的NCO伸缩振动峰的减少,监测异氰酸酯基团(NCO)与多元醇的羟基(OH)的反应,并且在3385 cm-1的氨酯(N-H)伸缩振动峰的增长反映所得氨酯键的形成。图5中所示的对照样品的FTIR谱在60℃下测量。涂料组合物C-10至C-13的FTIR谱在55℃下测量。
基于二级动力学,通过监测作为时间的函数的NCO峰减少,特别是通过计算归一化异氰酸酯峰面积的倒数作为固化时间的函数的线性图的斜率,测量该体系的固化速率。通过除以C-H伸缩振动峰(在2780至3050 cm-1)(其是内部参考峰)的面积,将该时间依赖性NCO峰面积归一化。对照配制物C-14在60℃下测得的FTIR谱的实例和归一化异氰酸酯峰面积的倒数作为在50℃和60℃下的固化时间的函数的图分别显示在图5和6中。图8图示说明上表7中所示的各涂料组合物C-10至C-13在55℃下测得的固化速率。
还测量各组合物C-10至C-14的胶凝化时间或“胶凝”时间。胶凝时间被确定为储能剪切模量(G’)和损耗剪切模量(G”)的扫描时间交叉点。在具有40 mm氧化铝夹具和60 µm间隙的AR 2000流变仪(可获自TA Instruments)上在25 rad/s角频率下进行用于这一程序的动态流变学。对于各涂料,将配制物自由滴落在热台上并预热至55℃(对于涂料组合物C-10至C-13)或60℃(对于涂料组合物C-14)6.5分钟,然后将板关闭至60 µm间隙。通过G’曲线与G”曲线相交的时间加上总预热时间,测定胶凝时间。例如,如图7(其提供对比涂料组合物C-14的储能剪切模量(G’)和损耗剪切模量(G”)的图)中所示,G’曲线在47.8分钟时与G”曲线相交。因此,在60℃下测得的图7中的对照样品的胶凝时间为47.8分钟 + 6.5分钟预热,总时间为54.3分钟。在55℃下测得的各涂料组合物C-10至C-13的胶凝时间显示在图9中。
如图8和9中所示,2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂的使用使得包含多元醇P-3的体系(即涂料组合物C-13)与使用2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂但包含多元醇P-1的体系(即涂料组合物C-12)相比在55℃下的固化速率改进75%。如表3中所示,多元醇P-3中的羟基的43重量%是仲羟基,而多元醇P-1中的羟基的仅4重量%是仲羟基。因此,结论是,与2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂催化异氰酸酯和具有伯羟基的多元醇的反应相比,其更有效催化异氰酸酯和具有仲羟基的多元醇的反应。此外,如表3中所示,多元醇P-3包含醇TMCD(其包含受阻仲羟基)的残基,而用于配制多元醇P-1的醇都不包含受阻仲羟基。
实施例4
通过使几种不同的醇与异氰酸环己酯反应和使用配备光纤电缆和金刚石尖端探针的ReactIR ic15(可购自Mettler-Toledo)监测反应速率,测试异氰酸酯与各种类型的羟基的反应动力学。在配备磁力搅拌器和氮气吹扫并位于用于控制温度的油浴中的25 mm x 250mm试管中进行反应。对于各反应,在烧瓶中装载5毫摩尔醇、2.5毫升溶剂DMF和下表8中所示类型的催化剂。对于各反应,催化剂载量为基于固体总重量计0.15重量%活性催化剂金属。将该反应器用氮气吹扫并在搅拌反应器内容物下加热至60℃。将原位FTIR探针插入反应器和插入溶液中。然后将5毫摩尔(0.626克)异氰环己酸酯添加到反应器中,覆盖该反应器以防止溶剂蒸发。使该反应进行2小时,在此期间FTIR探针记录数据。
在收集FTIR数据后,制备归一化NCO浓度作为时间的函数的图。使用该曲线的初始斜率比较各体系的相对反应速率,较低斜率表示较慢反应。使用下表8中所列的醇进行四种不同反应。所用催化剂类型是2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂(可作为K-KAT® XK635购自King Industries, Inc.)或二月桂酸二丁基锡催化剂(可作为DABCO® T-12购自AirProducts & Chemicals)。归一化NCO浓度作为时间的函数的图示显示在图10中,且图10中所示的各曲线的初始斜率概括在下表8中。
表8: 各种伯醇和仲醇与异氰酸环己酯的反应速率
注释:
1. 可作为K-Kat® XK635购自King Industries。
2. 可作为DABCO® T-12购自Air Products & Chemicals。
3. 使用初始速率法测定。
如通过比较上表8和图10中的反应1至4所示,与异氰酸环己酯和包含伯羟基的新戊醇之间和异氰酸环己酯和包含未受阻仲羟基的环己醇之间的反应相比,2-乙基己酸锌/1-甲基咪唑催化剂更有效催化异氰酸环己酯和包含受阻仲羟基的3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮之间的反应。
尽管已联系某些实施方案(包括当前据信是优选实施方案的那些)的描述公开了本发明,但该详述意为举例说明并且不应被理解为限制本公开的范围。如本领域普通技术人员理解的,本发明包括除本文中详细描述的那些之外的实施方案。可以作出所述实施方案的修改和变动而不背离本发明的精神和范围。
要进一步理解的是,如本文中通篇给出的那样,如果相容,对本公开的任何单一组分给出的任何范围、数值或特征可与对本公开的任何其它组分给出的任何范围、数值或特征互换使用,以形成对各组分具有限定数值的实施方案。例如,可以形成除包含在给出的任何范围内的增塑剂外还包含具有在给出的任何范围内的残留羟基含量的聚(乙烯醇缩丁醛)的夹层,以形成在本公开的范围内但列举起来太繁琐的许多排列。此外,除非另行指明,对属或类,如邻苯二甲酸酯类或苯甲酸酯类提供的范围也适用于该属内的物质或该类的成员,如对苯二甲酸二辛酯。

Claims (18)

1.用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系,所述反应体系包含:
(a) 具有受阻仲羟基的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种;
(b) 异氰酸酯;和
(c) 含锌催化剂。
2.权利要求1的体系,其中组分(a)包含所述聚合多元醇,其中所述聚合多元醇包含多个伯羟基和多个仲羟基,其中所述聚合多元醇的所述伯羟基和所述仲羟基的总量的至少5重量%是仲羟基。
3.权利要求2的体系,其中所述聚合多元醇是聚酯多元醇且其中所述聚酯多元醇包含大约5至大约65重量%的所述单体多元醇的所述残基。
4.权利要求3的体系,其中所述聚合多元醇的所述伯羟基和所述仲羟基的总量的至少15重量%是仲羟基,其中所述异氰酸酯是脂族异氰酸酯,且其中所述含锌催化剂包含羧酸根配体和取代的咪唑配体。
5.权利要求1的体系,其中所述单体多元醇由下式定义:
其中R1至R6的至少四个不是氢且其中R1至R6的至少一个包含羟基或羟基取代的烃基。
6.权利要求1的体系,其中所述单体多元醇选自2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合。
7.权利要求1的体系,其中组分(a)包含所述聚合多元醇且其中所述聚合多元醇具有1至20 mg KOH/g的酸值。
8.权利要求1的体系,其中组分(a)包含所述聚合多元醇且其中所述聚合多元醇具有小于40 mg KOH/g的羟基值。
9.权利要求1的体系,其中组分(a)包含所述聚合多元醇且其中所述聚合多元醇具有至少60 mg KOH/g的羟基值。
10.权利要求1的体系,其中组分(a)包含所述聚合多元醇且其中所述聚合多元醇具有小于10,000道尔顿的数均分子量(Mn)。
11.权利要求1的体系,其中所述含锌催化剂包含至少一个咪唑配体和/或至少一个羧酸根配体。
12.用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系,所述反应体系包含:
(a) 包含具有仲羟基的单体多元醇的残基的聚合多元醇;
(b) 脂族异氰酸酯;和
(c) 含锌催化剂,
其中当在55℃的温度下组合和固化时,组分(a)至(c)以至少0.045 min-1的固化速率反应。
13.权利要求12的体系,其中所述组分(a)和(b)以足以提供大约0.5:1至大约2:1的NCO:OH摩尔比的量存在于所述反应体系中。
14.权利要求12的体系,其中所述单体多元醇是包含受阻仲羟基的脂环族多元醇。
15.权利要求12的体系,其中所述聚合多元醇包含多个伯羟基和多个仲羟基,其中所述聚合多元醇的所述伯羟基和所述仲羟基的总量的至少5重量%是仲羟基。
16.权利要求12的体系,其中所述单体多元醇选自2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合且其中所述体系进一步包含至少一种附加多元醇。
17.权利要求12的体系,其中所述单体多元醇包含2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇。
18.用于形成氨酯和/或聚氨酯的反应体系,所述反应体系包含:
(a) 选自2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-羟基-2,2,4,4-四甲基环丁酮及其组合的单体多元醇和包含所述单体多元醇的残基的聚合多元醇的至少一种;
(b) 脂族异氰酸酯;和
(c) 包含至少一个羧酸根配体和至少一个咪唑配体的含锌催化剂。
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